A PEÇAS ESCRITAS III. MEMÓRIA JUSTIFICATIVA

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A ndash PECcedilAS ESCRITAS

III MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

III

IacuteNDICE

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO 1

11 Elementos de Betatildeo Armado 1

111 Lajes 1 112 Vigas 2 113 Pilares 4 114 Muros da Cave 6 115 Platibandas 6

116 Sapatas 6

12 Elementos Metaacutelicos 8

121 Estrutura de Suporte da Sala Eleacutetrica 8

2 MODELACcedilAtildeO ESTRUTURAL 11

21 Modelo de Caacutelculo 11

211 Estrutura de Betatildeo Armado 11

212 Estruturas Metaacutelicas 12

22 Validaccedilatildeo dos Modelos no ˝SAP2000˝ 13

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES 15

31 Peso Proacuteprio 15

32 Restantes Cargas Permanentes 16

33 Sobrecargas 16

34 Temperatura 17

35 Vento 19

351 Pressatildeo dinacircmica de Pico 19

352 Coeficientes de Pressatildeo nos Alccedilados 20 353 Accedilatildeo do Vento nos Pilares 22 354 Accedilatildeo do Vento nas Platibandas 26 355 Coeficientes de Pressatildeo na Cobertura 26

36 Sismo 29

37 Impulso das Terras 32

4 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA DE BETAtildeO ARMADO 33

41 Lajes 33

411 Dimensionamento 33 412 Lajes da Cobertura 34

4121 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Flexatildeo 34

4122 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Esforccedilo Transverso 37 4123 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo de Fendilhaccedilatildeo 38 4124 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo de Deformaccedilatildeo 38

413 Laje Teacuterrea 38

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

IV

4131 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Flexatildeo 38

4132 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Esforccedilo Transverso 42

42 Platibandas 43

421 Dimensionamento 43 422 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Verticais e Horizontais 43 423 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo da Fendilhaccedilatildeo 46

43 Muros 46

431 Dimensionamento 46 432 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Verticais e Horizontais 46 433 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Transversais 51 434 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo da Fendilhaccedilatildeo 53

44 Vigas da Cobertura 53

441 Dimensionamento 53 442 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Flexatildeo 54 443 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Esforccedilo Transverso 57

444 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo - Fendilhaccedilatildeo 62 445 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Deformaccedilatildeo 62

45 Pilares 63

451 Dimensionamento 63

452 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Longitudinais 64 453 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Transversais (Cintas) 67

454 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo - Fendilhaccedilatildeo 69

46 Sapatas 70

461 Dimensionamento 70 462 Estados Limites Uacuteltimos ndash Resistecircncia agrave Rotura por Corte 70

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA 75

51 Dimensionamento 75

511 Caracteriacutesticas Geomeacutetricas e Propriedades das Secccedilotildees Transversais 75

512 Classificaccedilatildeo da Classe das Secccedilotildees Transversais 76

52 Dimensionamento das Secccedilotildees Transversais e dos Elementos dos Pilares e das Vigas 77

53 Dimensionamento dos Pilares IPE 100 77

531 Processos de Caacutelculo 80 532 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Verificaccedilatildeo de Seguranccedila aos Estados Limites de

Deformaccedilatildeo 88

52 Dimensionamento das Vigas IPE 100 89

531 Diagramas de Esforccedilos de Caacutelculo 90 533 Processos de Caacutelculo 91

53 Ligaccedilotildees 96

534 Ligaccedilotildees Soldadas 96

535 Ligaccedilotildees Aparafusadas 98

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

V

IacuteNDICE DE FIGURAS

Figura 11 - Identificaccedilatildeo das Lajes da Cobertura 2

Figura 12 ndash Identificaccedilatildeo das Vigas da Cobertura 4

Figura 13 - Identificaccedilatildeo dos Pilares 5

Figura 14 - Planta de Fundaccedilotildees 7

Figura 15 - Planta do Piso Metaacutelico 8

Figura 16 - Localizaccedilatildeo dos Pilares Metaacutelicos 9

Figura 17- Corte Transversal Tipo 9

Figura 21 - Modelo Unifilar - Vistas em 3D 12

Figura 22 - Modelo Unifilar - Vistas em 3D 12

Figura 23 - Laje Teacuterrea 12

Figura 24 - Modelo Extrudido da Estrutura do Piso Metaacutelico 13

Figura 31 - Definiccedilatildeo dos Materiais ˝SAP2000˝ 15

Figura 32 - Restantes Cargas Permanentes ndash a) Laje da Cobertura (15 kNm2) 16

Figura 33 - Restantes Cargas Permanentes - Piso Metaacutelico (15 kNm2) 16

Figura 34 - Sobrecargas ndash a) Laje da Cobertura (04 kNm2) b) Laje Teacuterrea (2 kNm

2) 17

Figura 35 - Sobrecargas ndash Piso Metaacutelico (18 kNm2) 17

Figura 36 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura nas Coberturas e Platibandas ndash a) VUT+ (18ordm C) 18

Figura 37 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura nas Vigas e nos Pilares ndash a) VUT+

(18ordm C) 18

Figura 38 - Accedilatildeo do Vento 19

Figura 39 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores nos Alccedilados ndash a) Wx b) Wxx 21

Figura 310 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores nos Alccedilados - a) Wy b) Wyy 21

Figura 311 - Coeficientes de Pressatildeo Interior - a) 1ordm Caso - Pressatildeo b) 2ordm Caso - Succcedilatildeo 21

Figura 312 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes ndashAlccedilados Wx Wxx - a) 1ordf Hipoacutetese 22

Figura 313 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes ndashAlccedilados Wy Wyy - a) 1ordf Hipoacutetese 22

Figura 314 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores Wx - Cobertura 26

Figura 315 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores Wxx - Cobertura 26

Figura 316 - Coeficientes de Pressatildeo Exterior Wy - Cobertura 27

Figura 317 - Coeficientes de Pressatildeo Exterior Wyy - Cobertura 27

Figura 318 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes - Cobertura Wx Wxx ndash a) 1ordf Hipoacutetese 28

Figura 319 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes - Cobertura Wy Wyy ndash a) 1ordf Hipoacutetese 28

Figura 320 - Espetros de Caacutelculo para Accedilotildees Siacutesmicas do Tipo 1 e 2 30

Figura 321 - 4ordm Modo de Vibraccedilatildeo 31

Figura 322 - 1ordm Modo de Vibraccedilatildeo 31

Figura 323 - 90ordm Modo de Vibraccedilatildeo 31

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

VI

Figura 324 - 5ordm Modo de Vibraccedilatildeo 31

Figura 325 - Impulsos de terreno nos muros da cave 32

Figura 41 - Eixos Locais das Lajes 33

Figura 42 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos 34

Figura 43 - M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos 35

Figura 44 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos 35

Figura 45 - V23 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Transversos Positivos 37

Figura 46 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos 39

Figura 47 - M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos 39

Figura 48 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos 40

Figura 49 - V23 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Eforccedilos Transversos Positivos 42

Figura 410 - V13 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Eforccedilos Transversos Positivos 42

Figura 411 - Eixos Locais das Platibandas 43

Figura 412 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos 44

Figura 413 ndash M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos 44

Figura 414 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos 44

Figura 415 - F11 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos 45

Figura 416 - F22 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos 45

Figura 417 - Corte Transversal Tipo das Platibandas 45

Figura 418 - Eixos Locais dos Muros da Cave 46

Figura 419 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos 47

Figura 420 - M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos 47

Figura 421 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos 47

Figura 422 - F11 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos 48

Figura 423 - F22 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos 48

Figura 424 - Identificaccedilatildeo das armaduras dos muros 48

Figura 425 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Frontal 49

Figura 426 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Lateral Direito 49

Figura 427 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Lateral Esquerdo 50

Figura 428 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Tardoz 50

Figura 429 - V23 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Transversos Positivos 51

Figura 430 - V13 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Transversos Positivos 52

Figura 431 - Armaduras das Paredes 52

Figura 432 - Controlo de Fendilhaccedilatildeo nos Muros (025 m x 185 m) 53

Figura 433 - Eixos Locais das Vigas 54

Figura 434 - Envolvente dos Momentos Fletores das Vigas da Cobertura 54

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

VII

Figura 435 - Envolvente dos Esforccedilos Transversos das Vigas da Cobertura 57

Figura 436 - Estado Limite de Fendilhaccedilatildeo na Secccedilatildeo do Apoio de uma das Vigas 62

Figura 437 - Identificaccedilatildeo dos Grupos de Pilares ndash a) Vista em 3D b) Vista em Planta 63

Figura 438 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N= 1587 kN b) N= 2315 kN 64

Figura 439 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 804 kN b) N = - 1022 kN 65

Figura 440 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 14467 kN b) N = - 107 kN 66

Figura 441 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 11142 kN b) N = - 107 kN 66

Figura 442 - Armaduras no Pilares 68

Figura 443 - Estado Limite de Fendilhaccedilatildeo nas Secccedilotildees dos Pilares 69

Figura 51 ndash Vista em 3D do Piso Metaacutelico 75

Figura 52 ndash Raacutecios de Dimensionamento da Combinaccedilatildeo mais condicionante do pilar IPE100 79

Figura 53 - Diagramas de Esforccedilos de Caacutelculo 79

Figura 54 - Folha de Dimensionamento do ˝SAP 2000 para o Pilar IPE100 mais solicitado 84

Figura 55 - Folha de Caacutelculo do ˝SemiComp˝ - Verificaccedilatildeo da Secccedilatildeo Transversal 86

Figura 56 - Folha de Caacutelculo do ˝SemiComp - Verificaccedilatildeo para o Elemento agrave Flexatildeo Composta

com Compressatildeo 87

Figura 57 - Determinaccedilatildeo do Momento Critico - ˝LTBeam˝ 88

Figura 58 - ˝SAP2000˝ - Raacutecios de Dimensionamento da Viga mais solicitada 90

Figura 59 - Diagramas de Esforccedilos na Viga 90

Figura 510 - Folhas de Dimensionamento do ˝SAP2000˝ para a Viga IPE100 94

Figura 511 - Deslocamento Maacuteximo da Viga para a Combinaccedilatildeo ELServiccedilo 96

Figura 512 - Aacutebaco de Dimensionamento dos Cordotildees de Soldadura de acircngulo S235 JR 97

Figura 513 - Pormenor em 3D da ligaccedilatildeo Pilar - Viga 97

Figura 514 - Pormenor em 3D da ligaccedilatildeo na base s do Pilar Rotulado 99

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

IX

IacuteNDICE DE QUADROS

Quadro 11 - Preacute ndash Dimensionamento das Lajes da Cobertura 2

Quadro 12 - Preacute-Dimensionamento das Vigas 3

Quadro 13 - Dimensotildees dos Pilares 5

Quadro 14 - Dimensotildees dos Muros da Cave 6

Quadro 15 - Geometria das Sapatas 7

Quadro 21 - Peso Proacuteprio dos Elementos Estruturais no modelo ˝SAP2000˝ 13

Quadro 22 - Reaccedilotildees Verticais nos Apoios ˝SAP2000˝ 14

Quadro 31 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Negativa ndash Inverno 17

Quadro 32 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Positiva ndash Veratildeo 18

Quadro 33 - Determinaccedilatildeo da Pressatildeo Dinacircmica de Pico 20

Quadro 34 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo x 24

Quadro 35 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo xx 24

Quadro 36 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo y 24

Quadro 37 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo yy 25

Quadro 38 - Accedilatildeo do Vento na Cobertura nas Direccedilotildees x e xx 28

Quadro 39 - Accedilatildeo do Vento na Cobertura nas Direccedilotildees y e yy 29

Quadro 310 - Determinaccedilatildeo dos Espectros de Resposta de Caacutelculo 29

Quadro 41 - Armaduras de Flexatildeo das Lajes da Cobertura 36

Quadro 42 - Verificaccedilatildeo de Esforccedilo Transverso das Lajes da Cobertura 38

Quadro 43 - Armaduras de Flexatildeo da Laje Teacuterrea 41

Quadro 44 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila ao Esforccedilo Transverso da Laje Teacuterrea 43

Quadro 45 - Armaduras dos Muros 51

Quadro 46 - Verificaccedilatildeo do Esforccedilo Transverso Resistente Maacuteximo 52

Quadro 47 - Vigas da Cobertura ndash Armaduras de Flexatildeo 55

Quadro 48 - Dimensionamento ao Esforccedilo Transverso das Vigas da Cobertura 57

Quadro 49 - Armaduras de Esforccedilo Transverso nas Vigas da Cobertura 59

Quadro 410 - Vigas de Coberturas - Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo 62

Quadro 411 - Grupos e Geometria dos Pilares 63

Quadro 412 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo A 64

Quadro 413 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo A 64

Quadro 414 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo B 65

Quadro 415 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo B 65

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

X

Quadro 416 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo C 65

Quadro 417 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo C 66

Quadro 418 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo D 66

Quadro 419 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo D 67

Quadro 420 - Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo 67

Quadro 421 - Cintas nos Pilares 68

Quadro 422 - Armaduras Miacutenimas de Fendilhaccedilatildeo dos Pilares 69

Quadro 423 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila do Solo ndash Combinaccedilotildees Siacutesmicas 71

Quadro 424 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila do Solo ndash Combinaccedilotildees Raras 72

Quadro 425 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila das Sapatas 73

Quadro 51 - Propriedades e Caracteriacutesticas Geomeacutetricas - Perfil IPE 100 76

Quadro 52 - Propriedades e Carateriacutesticas Geomeacutetricas - Perfil T50x6 76

Quadro 53 - Classificaccedilatildeo das Secccedilotildees do Perfil IPE 100 76

Quadro 54 - Classificaccedilatildeo das Secccedilotildees do Perfil T50 x 6 76

Quadro 55 - Processos utilizados no dimensionamento da Estrutura Metaacutelica 77

Quadro 56 - Raacutecios dos Pilares 77

Quadro 57 - Esforccedilos de Caacutelculo mais desfavoraacuteveis na secccedilatildeo do Pilar 79

Quadro 58 - Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Axial de Compressatildeo 80

Quadro 59 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo 80

Quadro 510 - Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Transverso 80

Quadro 511 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Composta (M+N) 81

Quadro 512 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Desviada 81

Quadro 513 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Composta com Esforccedilo Transverso (M+N+V) 81

Quadro 514 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura por Compressatildeo 82

Quadro 515 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura Lateral 82

Quadro 517 ndash Fatores de Interaccedilatildeo kij 83

Quadro 516 - Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes 83

Quadro 518 - Flexatildeo Composta com Compressatildeo 83

Quadro 519 - Deslocamento Horizontal Maacuteximo do Pilar 88

Quadro 520 - Raacutecios das Vigas 89

Quadro 521 - Esforccedilos de Caacutelculo mais desfavoraacuteveis na secccedilatildeo da Viga 90

Quadro 522 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo 91

Quadro 523 - Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Transverso 91

Quadro 524 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura Lateral 92

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

XI

Quadro 526 - Fatores de Interaccedilatildeo kij 92

Quadro 525 - Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes 92

Quadro 527 - Flexatildeo Composta Com Compressatildeo 93

Quadro 528 - Valores dos Esforccedilos em cada Troccedilo da Viga 95

Quadro 529 - Raacutecios das Secccedilotildees mais Esforccediladas e da Encurvadura da Viga 95

Quadro 530 - Raacutecios na Viga 95

Quadro 531 - Raacutecios na Viga 95

Quadro 532 - Deslocamento Maacuteximo da Viga 96

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 1

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

O preacute-dimensionamento do Edifiacutecio da Sala Eleacutetrica e do Posto de Transformaccedilatildeo foi

realizado para todos os elementos estruturais dentro dos criteacuterios de seguranccedila e de

economia definidos pelos Eurocoacutedigos e por outras Normas

Elementos de Betatildeo Armado 11

111 Lajes

A espessura das lajes varia em funccedilatildeo das condiccedilotildees de ligaccedilatildeo ao exterior dos vatildeos da

relaccedilatildeo entre vatildeos dos valores das accedilotildees etc

As lajes da cobertura da Sala Eleacutetrica satildeo do tipo vigadas maciccedilas sendo as lajes de

fundaccedilatildeo teacuterreas assentes num meio elaacutestico

Lajes da Cobertura

O preacute-dimensionamento das lajes da cobertura foi realizado a partir das Eq11 e 12

Em que

d ndash altura uacutetil da laje

Lmenor vatildeo ndash menor dos vatildeos

ϕ ndash diacircmetro do varatildeo da armadura de flexatildeo

c ndash recobrimento das armaduras

Todas as lajes da cobertura foram consideradas armadas numa soacute direccedilatildeo atendendo agrave

Claacuteusula sect531 (5) do EC2 20maior

menor

L

L

As espessuras consideradas para as lajes da cobertura estatildeo indicadas no Quadro 11

yk

50026

menor vatildeoLd

f

(Eq 11)

2h d rec

(Eq 12)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

2

Quadro 11 - Preacute ndash Dimensionamento das Lajes da Cobertura

Betatildeo C2530

fck = 25 Mpa

Accedilo A500 NR

fyk = 500 Mpa Rec= 3 cm

Lajes Lmenor vatildeo

[m]

yk

50026

menor vatildeoLd

f

hadotado

[m]

L11 241 009 016

L12 335 013 016

L13 335 013 016

L14 385 015 016

Na Figura 11 estatildeo identificadas as lajes da cobertura

Laje Teacuterrea

A laje teacuterrea assenta num meio elaacutestico tendo-se considerado no preacute-dimensionamento uma

espessura de 015 m

112 Vigas

O preacute-dimensionamento das vigas foi feito a partir das Eq13 e 14

As dimensotildees consideradas tiveram tambeacutem em conta as dimensotildees dos pilares de 035 m

x 035 m e dos muros da cave de 025 m x 185 m

Figura 11 - Identificaccedilatildeo das Lajes da Cobertura

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 3

10 12

Lh

a (Eq 13)

3 2

h hb (Eq 14)

Em que L representa o vatildeo e h altura

A geometria de todas as vigas para a estrutura do Edifiacutecio estaacute indicada no Quadro 12

Quadro 12 - Preacute-Dimensionamento das Vigas

Betatildeo C2530

fck = 25 Mpa

Accedilo A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 3 cm

Vigas Lvatildeo

[m] 10

Lh

hadotado

[m] Secccedilotildees

[m x m]

V11 385 039 070 030 x 070

V12

335 039 070 030 x 070

335 034 070 030 x 070

385 039 070 030 x 070

V13

335 039 070 030 x 070

335 034 070 030 x 070

385 039 070 030 x 070

V14 398 040 070 030 x 070

398 040 070 030 x 070

V15 796 080 070 030 x 070

V16 796 080 070 030 x 070

241 024 070 030 x 070

V17

398 040 070 030 x 070

398 040 070 030 x 070

241 024 070 030 x 070

VF1 385 039 060 025 x 060

VF2 241 024 060 025 x 060

VF3 241 024 060 035 x 060

Na Figura 12 representa-se a identificaccedilatildeo de todas as vigas da cobertura

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

4

113 Pilares

O preacute-dimensionamento dos pilares foi realizado a partir da Eq15 com base nos esforccedilos

NEd determinados em funccedilatildeo das aacutereas de influecircncia de cada um tendo-se considerado para ν

o valor de 065

Em que

Ac ndash aacuterea da secccedilatildeo transversal dos pilares

NEd ndash valor de caacutelculo do esforccedilo axial

ν ndash esforccedilo axial reduzido para a combinaccedilatildeo fundamental dos estados limites uacuteltimos

fcd ndash valor de caacutelculo da tensatildeo de rotura do betatildeo agrave compressatildeo

No Quadro 13 estatildeo indicados a geometria dos pilares

Edc

cd

NA

f

(Eq 15)

Figura 12 ndash Identificaccedilatildeo das Vigas da Cobertura

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 5

Quadro 13 - Dimensotildees dos Pilares

Betatildeo C2530

fck= 25 Mpa

Accedilo A500

fyk= 500 Mpa Rec= 3 cm

Pilares H

[m]

Secccedilotildees

Transversais

[m x m]

P11 465 035 x 035

P12 465 035 x 035

P13 465 035 x 035

P14 465 035 x 035

P15 465 035 x 035

P16 465 035 x 035

P17 465 035 x 035

P18 465 035 x 035

P19 465 035 x 035

P110 465 035 x 035

P111 465 035 x 035

P112 465 035 x 035

Na Figura 13 estatildeo identificados em planta todos os pilares

Figura 13 - Identificaccedilatildeo dos Pilares

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

6

114 Muros da Cave

A espessura dos muros da cave foi definida com base nos esforccedilos provenientes do peso

proacuteprio e dos impulsos do terreno tendo-se considerado uma espessura de 025 m para todos

os muros

Quadro 14 - Dimensotildees dos Muros da Cave

Betatildeo C2530

fck = 25 Mpa

Accedilo A500

fyk = 500 Mpa Rec= 3 cm

Muros

da Cave

Lvatildeo

[m]

Secccedilotildees

Transversais

[m x m] p11 335 025 x 185

p12 335 025 x 185

p13 385 025 x 185

p14 398 025 x 185

p15 398 025 x 185

p16 398 025 x 185

p17 398 025 x 185

p18 335 025 x 185

p19 335 025 x 185

p110 385 025 x 185

115 Platibandas

As platibandas foram dimensionadas em funccedilatildeo dos pormenores dos desenhos do projeto

de arquitetura tendo-se considerado secccedilotildees com as dimensotildees de 012 m x 11 m

116 Sapatas

O preacute-dimensionamento das sapatas foi efetuado de modo a garantir que os esforccedilos da

superestrutura fossem inferiores agraves tensotildees admissiacuteveis do terreno de fundaccedilatildeo

De referir que na estrutura deste Edifiacutecio os momentos fletores nas bases dos pilares satildeo

absorvidos diretamente pelas vigas de fundaccedilatildeo razatildeo pela qual as sapatas foram calculadas

soacute para os esforccedilos axiais

As dimensotildees em planta das sapatas Amin foram calculadas pela expressatildeo

Considerou-se para a tensatildeo admissiacutevel no terreno de fundaccedilatildeo 025 MPa

No Quadro 15 indicam-se as dimensotildees das sapatas

(Eq 16) pilar

minadm

NA

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 7

Quadro 15 - Geometria das Sapatas

Betatildeo C2530

fck=25 Mpa

Accedilo A500

fyk=500 Mpa Rec=4 cm

Sapatas H

[m]

Secccedilotildees

Transversais

[m x m]

S11 030 125 x 125

S12 030 125 x 125

S13 03 125 x 125

S14 030 125 x 125

S15 030 125 x 125

S16 030 125 x 125

S17 030 125 x 125

S18 030 125 x 125

S19 030 125 x 125

S110 030 125 x 125

S111 030 125 x 125

S112 030 125 x 125

Na Figura 14 estaacute representada a planta de fundaccedilotildees do Edifiacutecio

Figura 14 - Planta de Fundaccedilotildees

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

8

Elementos Metaacutelicos 12

121 Estrutura de Suporte da Sala Eleacutetrica

O preacute-dimensionamento das estruturas metaacutelicas que servem de suporte aos equipamentos

da Sala Eleacutetrica foi feito com base num poacutertico tipo que se repete de um modo idecircntico ao

longo da estrutura

O esqueleto estrutural inclui as vigas principais IPE100 orientadas segundo as duas

direccedilotildees ortogonais e as vigas secundaacuterias T50x6 colocadas entre as vigas principais

Este esqueleto estaacute apoiado em pilares IPE100 ligados agrave laje teacuterrea

As Figuras 15 16 e 17 mostram duas plantas e um corte tipo das estruturas metaacutelicas

Figura 15 - Planta do Piso Metaacutelico

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 9

Figura 16 - Localizaccedilatildeo dos Pilares Metaacutelicos

Figura 17- Corte Transversal Tipo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

10

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

11

2 MODELACcedilAtildeO ESTRUTURAL

A anaacutelise da estrutura foi efetuada com base num conjunto de modelos de caacutelculo

realizados a partir de um programa de elementos finitos ˝SAP2000˝ versatildeo 17

Os modelos estudados foram definidos a partir da geometria da estrutura que foi preacute-

dimensionada no capiacutetulo anterior

Modelo de Caacutelculo 21

211 Estrutura de Betatildeo Armado

Os modelos foram definidos a partir da geometria da estrutura tendo-se considerado

elementos do tipo ˝barra˝ para simular as vigas e os pilares e elementos do tipo ˝shell-thick˝

para simular as lajes os muros e as platibandas

A laje teacuterrea foi considerada apoiada em apoios elaacutesticos (ver Figura 23)

O caacutelculo da rigidez das molas foi feito com base na aacuterea de influecircncia de cada noacute da

malha tipo da laje teacuterrea para um coeficiente de reaccedilatildeo do solo Ks calculado do seguinte

modo

Em que

Es = 3000 kNm2 (argila muito dura)

B = 1 m

ν = 04 (argila muito dura)

Nas Figuras seguintes representa-se os modelos final da estrutura da Sala Eleacutetrica e do

Posto de Transformaccedilatildeo considerados no ˝SAP2000 ˝

21

ss

EK

B

(Eq 21)

Ks= 35700 kNm3

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

12

212 Estruturas Metaacutelicas

A Figura 24 mostra as estruturas metaacutelicas do piso teacutecnico (cave) cujo pavimento serve de

suporte aos equipamentos eleacutetricos da Sala Eleacutetrica

Figura 22 - Modelo Unifilar - Vistas em 3D

Figura 23 - Laje Teacuterrea

Figura 21 - Modelo Unifilar - Vistas em 3D

2 MODELACcedilAtildeO ESTRUTURAL

Maria Isabel Balboa Antunes 13

Validaccedilatildeo dos Modelos no ˝SAP2000˝ 22

Sempre que possiacutevel procedeu-se agrave verificaccedilatildeo e validaccedilatildeo dos diferentes ficheiros de

dados e de resultados obtidos nas anaacutelises realizadas

A validaccedilatildeo dos diferentes modelos foi feita atraveacutes das seguintes verificaccedilotildees

Comparaccedilatildeo do peso proacuteprio total das estruturas lajes vigas e pilares calculadas a

numa folha em ˝Excel˝ com os resultados obtidos pelo somatoacuterio das cargas verticais

do programa de elementos finitos

Anaacutelise criacutetica das deformaccedilotildees determinadas a partir do ˝SAP2000˝

Verificaccedilatildeo da orientaccedilatildeo dos eixos principais dos diferentes elementos com base nos

sistemas de eixos para os noacutes e para as barras do programa de caacutelculo automaacutetico

Nos Quadros 21 e 22 representam-se alguns dos estudos realizados que serviram para a

validaccedilatildeo dos modelos

Quadro 21 - Peso Proacuteprio dos Elementos Estruturais no modelo ˝SAP2000˝

Elementos Estruturais Peso Proacuteprio

[kN]

P - 035 m x 035 m 1727

V - 03 m x 07 m 3234

L16 4488

L12 1495

P1 - 025 m x 185 m 4605

Peso Total 1555

Figura 24 - Modelo Extrudido da Estrutura do Piso Metaacutelico

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

14

Quadro 22 - Reaccedilotildees Verticais nos Apoios ˝SAP2000˝

Em que

P - 035 m x 035 m ndash pilares

V - 030 m x 070 m ndash vigas

L16 ndash lajes de cobertura com espessuras de 016 m

L12 ndash platibandas com espessuras de 012 m

p1 - 025 m x 185 m ndash parede do muro de fundaccedilatildeo

Identificaccedilatildeo dos

Apoios

Reaccedilotildees Verticais

F3

[kN]

2 1316

3 1007

4 1677

22 664

24 443

26 2150

53 1032

54 1583

55 1668

57 1102

58 145

2349 1454

Peso Total 1555

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

15

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Peso Proacuteprio 31

O peso proacuteprio dos elementos de betatildeo armado e metaacutelicos foi considerado de forma

automaacutetica pelo programa de caacutelculo atraveacutes da introduccedilatildeo das caracteriacutesticas geomeacutetricas e

dos materiais constituintes betatildeo armado e accedilo dos perfis laminados conforme se indica na

Figura 31

Figura 31 - Definiccedilatildeo dos Materiais ˝SAP2000˝

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

16

Restantes Cargas Permanentes 32

Nas Figuras 32 e 33 representam-se as restantes cargas permanentes consideradas

a)

b)

Sobrecargas 33

As sobrecargas que atuam nas estruturas estatildeo indicadas nas Figuras 34 e 35

Figura 32 - Restantes Cargas Permanentes ndash a) Laje da Cobertura (15 kNm2)

b) Laje Teacuterrea (2 kNm2)

Figura 33 - Restantes Cargas Permanentes - Piso Metaacutelico (15 kNm2)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 17

a)

b)

Temperatura 34

A quantificaccedilatildeo das variaccedilotildees uniformes de temperatura consta nos Quadros 31 e 32 e nas

Figuras 36 e 37

Quadro 31 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Negativa ndash Inverno

Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Negativa - Inverno

H

[m]

Tmin

[ordmC]

Tmin(H)

[ordmC]

Tout = Tmin

[ordmC]

Tin

[ordmC]

T

[ordmC]

T0

[ordmC]

ΔTu-

[ordmC]

100 0 -05 -05 18 875 15 -625

Figura 34 - Sobrecargas ndash a) Laje da Cobertura (04 kNm2) b) Laje Teacuterrea (2 kNm

2)

Figura 35 - Sobrecargas ndash Piso Metaacutelico (18 kNm2)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

18

Quadro 32 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Positiva ndash Veratildeo

Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Positiva - Veratildeo

H

[m]

Tmax

[ordmC]

Tmax(H)

[ordmC]

Tout = Tmax + Tcor

[ordmC]

Tin

[ordmC]

T

[ordmC]

T0

[ordmC]

ΔTu+

[ordmC]

100 40 39 41 25 33 15 18

a)

b)

a)

b)

Figura 36 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura nas Coberturas e Platibandas ndash a) VUT+

(18ordm C)

b) VUT

- (- 625ordm C)

Figura 37 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura nas Vigas e nos Pilares ndash a) VUT+

(18ordm C)

b) VUT

- (- 625ordm C)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 19

Vento 35

As accedilotildees provenientes do vento conforme se indica na Figura 38 produzem forccedilas nas

quatro direccedilotildees ortogonais

Wx ndash direccedilatildeo do vento em x com sentido positivo

Wxx ndash direccedilatildeo do vento em x com sentido negativo

Wy ndash direccedilatildeo do vento em y com sentido positivo

Wyy ndash direccedilatildeo do vento em y com sentido negativo

De modo a simplificar a accedilatildeo do vento no modelo em estudo considerou-se para o Edifiacutecio

da Sala Eleacutetrica e do Posto de Transformaccedilatildeo uma geometria em planta retangular

351 Pressatildeo dinacircmica de Pico

No Quadro 33 indicam-se os paracircmetros que permitiram quantificar a accedilatildeo do vento de

acordo com o que foi jaacute indicado na Memoacuteria Descritiva

Figura 38 - Accedilatildeo do Vento

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

20

Quadro 33 - Determinaccedilatildeo da Pressatildeo Dinacircmica de Pico

Paracircmetros de caacutelculo da Pressatildeo Dinacircmica de Pico

Altura de referecircncia h le b ze = 41 m

Valor baacutesico da velocidade de referecircncia do vento Zona A νb0 = 27 ms

Coeficiente de direccedilatildeo cdir = 10

Coeficiente de sazatildeo cseason = 10

Velocidade de referecircncia do vento νb= cdirmiddot cseasonmiddot νb0 νb = 27 ms

Categoria do Terreno II Comprimento de rugosidade z0 = 005 m

Altura miacutenima zmin = 2 m

Altura maacutexima zmax = 200 m

zmin le z le zmax z = 41 m 2 le z le 200

Coeficiente de terreno dependente

do comprimento de rugosidade z0

kr = 019

Coeficiente de rugosidade cr(z) = krmiddot ln(zz0) cr(z) = 0837

Coeficiente de orografia c0(z) = 10

Velocidade meacutedia do vento νm(z) =cr(z)middotc0(z)middotνb νm(z) = 27 ms

Coeficiente de turbulecircncia kI = 10

Intensidade de turbulecircncia

Iv(z) = 023

Massa voluacutemica do ar ρ = 125kgm3

Pressatildeo dinacircmica de pico

qp(z) = 183 kNm2

352 Coeficientes de Pressatildeo nos Alccedilados

Os coeficientes de pressatildeo determinados anteriormente para os alccedilados constam nas figuras

seguintes

119896119903 = 019 ∙ (1199110

1199110119868119868)

007

Iv(z) = 119896119868

119888119900(119911) middot ln (1199111199110

)

119902119901(z) = [1 + 7119868119907(119911)] middot1

2middot 120588 middot 1205841198982(119911)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 21

Coeficientes de Pressatildeo Exteriores

a)

b)

a)

b)

Coeficientes de Pressatildeo Interiores

Na Figura 311 estatildeo indicados os coeficientes de pressatildeo interiores (pressotildees e succcedilotildees)

a)

b)

Figura 39 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores nos Alccedilados ndash a) Wx b) Wxx

Figura 310 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores nos Alccedilados - a) Wy b) Wyy

Figura 311 - Coeficientes de Pressatildeo Interior - a) 1ordm Caso - Pressatildeo b) 2ordm Caso - Succcedilatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

22

Coeficientes de Pressatildeo Resultantes

Para cada direccedilatildeo e sentido da accedilatildeo do vento foram considerados duas hipoacuteteses para os

coeficientes de pressatildeo interiores (pressotildees e succcedilotildees) que em conjunto com os coeficientes

de pressatildeo exteriores originam oito hipoacuteteses diferentes para as accedilotildees do vento

Nas figuras seguintes indicam-se os coeficientes de pressatildeo resultantes

a)

b)

a)

b)

353 Accedilatildeo do Vento nos Pilares

A partir da pressatildeo dinacircmica de pico e dos coeficientes de pressatildeo nos alccedilados

determinaram-se as forccedilas do vento nos pilares com base nas larguras de influecircncia dos

Figura 312 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes ndashAlccedilados Wx Wxx - a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

Figura 313 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes ndashAlccedilados Wy Wyy - a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 23

mesmos obtendo-se assim os valores das forccedilas distribuiacutedas que se encontram resumidos nos

Quadros 34 a 37

Sendo

Fw ndash forccedila da accedilatildeo do vento

cpResultante ndash coeficiente de pressatildeo resultante

Linfluecircncia ndash largura de influecircncia dos pilares

FwdistPilar ndash forccedila distribuiacuteda no pilar

B ndash alccedilado de barlavento

S ndash alccedilado de sotavento

LE ndash alccedilado lado esquerdo

LD ndash alccedilado lado direito

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

24

Quadro 34 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo x

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wx

Wx1 (1ordf Hipoacutetese) Wx2 (2 ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm] Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -05 -04 P1 12 05 -05 -19 -19 E 00 00 P1 12 10 00 -12 -12

A -14 -12 P2 32 14 -14 -28 -28 A -09 -07 P2 32 26 00 -14 -14

B -10 -08 P3 398 17 -18 -30 -30 B -05 -04 P3 398 33 00 -15 -15

C -07 -06 P4 20 09 -09 -11 -11 C -02 -02 P4 20 165 00 -03 -03

Quadro 35 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo xx

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wxx

Wxx1 (1 ordf Hipoacutetese) Wxx2 (2 ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm] Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -05 -04 P1 12 05 -05 -22 -22 E 00 00 P1 12 10 00 -14 -14

A -14 -12 P2 32 14 -14 -30 -30 A -09 -07 P2 32 26 00 -15 -15

B -10 -08 P3 398 17 -18 -28 -28 B -05 -04 P3 398 33 00 -14 -14

C -07 -06 P4 20 09 -09 -10 -10 C -02 -02 P4 20 16 00 -028 -03

Quadro 36 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo y

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wy

Wy1 (1ordf Hipoacutetese) Wy2 (2ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm] Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -06 -05 P1 17 07 -08 -23 -23 E 00 00 P1 17 14 00 -15 -15

A -14 -12 P2 335 15 -15 -33 -33 A -09 -07 P2 335 28 00 -16 -16

B -10 -08 P3 36 16 -164 -26 -26 B -05 -04 P3 36 30 00 -13 -13

C -07 -06 P4 19 08 -09 -07 -07 C -02 -02 P4 19 16 00 -02 -02

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 25

Quadro 37 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo yy

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wyy

Wyy1 (1ordf Hipoacutetese) Wyy2 (2ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -06 -05 P1 17 07 -08 -14 -14 E 00 00 P1 17 14 00 -09 -09

A -14 -12 P2 335 15 -15 -26 -26 A -09 -07 P2 335 28 00 -13 -13

B -10 -08 P3 36 16 -16 -33 -33 B -05 -04 P3 36 30 00 -16 -16

C -07 -06 P4 19 08 -09 -12 -12 C -02 -02 P4 19 16 00 -03 -03

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

26

354 Accedilatildeo do Vento nas Platibandas

Para a determinaccedilatildeo das forccedilas resultantes exercidas sobre as platibandas foram

considerados por simplificaccedilatildeo os mesmos valores dos coeficientes de pressatildeo exteriores dos

alccedilados

Em relaccedilatildeo aos valores dos coeficientes de pressatildeo interiores apenas foram considerados os

valores positivos (cpi = +02) por questotildees de seguranccedila

355 Coeficientes de Pressatildeo na Cobertura

Nas Figuras 314 a 317 estatildeo indicados os coeficientes de pressatildeo para as direccedilotildees do

vento na cobertura

Coeficientes de Pressatildeo Exteriores

Figura 314 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores Wx - Cobertura

Figura 315 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores Wxx - Cobertura

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 27

Coeficientes de Pressatildeo Interiores

Os coeficientes de pressatildeo interiores foram jaacute indicados em 352

Coeficientes de Pressatildeo Resultantes

Na zona da cobertura foram tambeacutem considerados oito hipoacuteteses para a accedilatildeo do vento em

funccedilatildeo das diferentes direccedilotildees sentidos e coeficientes de pressatildeo exteriores e interiores

Os coeficientes de pressatildeo resultantes estatildeo indicados nas Figuras 318 e 319 e nos

Quadros 38 e 39

Figura 317 - Coeficientes de Pressatildeo Exterior Wyy - Cobertura

Figura 316 - Coeficientes de Pressatildeo Exterior Wy - Cobertura

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

28

a)

b)

a)

b)

Quadro 38 - Accedilatildeo do Vento na Cobertura nas Direccedilotildees x e xx

Wx Wxx

1ordf Hipoacutetese 2ordf Hipoacutetese

Zonas hhp qp(z) cscd cpResultante Fw

[kNm2]

cpResultante Fw

[kNm2]

F

0367 08268 1

-03 -02 -080 -07

G -03 -02 -075 -06

H -05 -04 -10 -08

I 00 00 -05 -04

Figura 318 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes - Cobertura Wx Wxx ndash a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

Figura 319 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes - Cobertura Wy Wyy ndash a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 29

Quadro 39 - Accedilatildeo do Vento na Cobertura nas Direccedilotildees y e yy

Wy Wyy

1ordf Hipoacutetese 2ordf Hipoacutetese

Zonas hhp qp(z) cscd cpResultante Fw

[kNm2]

cpResultante Fw

[kNm2]

F

0367 08268 1

-03 -02 -080 -07

G -03 -02 -075 -06

H -05 -04 -10 -08

I 00 00 -05 -04

Sismo 36

A accedilatildeo siacutesmica foi realizada a partir dos espectros de resposta segundo o EC8 previstos

para o territoacuterio nacional para o concelho onde o edifiacutecio iraacute ser construiacutedo

O Quadro 310 indica alguns dos paracircmetros necessaacuterios no caacutelculo dos espectros de

resposta

Quadro 310 - Determinaccedilatildeo dos Espectros de Resposta de Caacutelculo

Paracircmetros de Espectros de

Resposta de Caacutelculo

Accedilatildeo Siacutesmica

Tipo 1

Accedilatildeo Siacutesmica

Tipo 2

Tipo de Terreno B B

Zona Siacutesmica 12 23

Classe de Importacircncia II II

γI 1 1

agR (ms2) 2 17

ag (ms2) 2 17

Smaacutex 135 135

TB(s) 01 01

TC(s) 06 025

TD(s) 20 20

12 13

ξ () 5 5

η 1 1

q 15 15

β 02 02

2 2

maxmax

1 ms 4 ms

1= 1

3

g

g

a

SS S a

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

30

Considerando o valor recomendado de β igual a 02 e os paracircmetros definidos

anteriormente foi possiacutevel definir os espectros de resposta horizontais elaacutesticos representados

na Figura 320

Figura 320 - Espetros de Caacutelculo para Accedilotildees Siacutesmicas do Tipo 1 e 2

No programa de elementos finitos que serviu para o estudo da accedilatildeo siacutesmica introduziram-

se em ficheiros ˝txt˝ as funccedilotildees espetrais de caacutelculo para as accedilotildees siacutesmicas do Tipo 1 e 2

conforme se indica na Figura 320

As combinaccedilotildees das accedilotildees siacutesmicas horizontais estatildeo de acordo com a Claacuteusula sect43351

(3) da NP EN 1998-1 tendo-se considerado que as componentes horizontais U1 e U2 atuam

simultaneamente combinadas segundo os seguintes criteacuterios

Em que

+ ndash significa a combinar com

EEdx ndash representa os esforccedilos devidos agrave aplicaccedilatildeo da accedilatildeo siacutesmica segundo x

EEdy ndash representa os esforccedilos devidos agrave aplicaccedilatildeo da mesma accedilatildeo siacutesmica segundo y

000

050

100

150

200

250

300

350

400

450

0 05 1 15 2 25 3 35 4

Sd

[ms

2]

T

[s]

Espetros de Caacutelculo Tipo 1 e 2 (5 de amortecimento)

Accedilatildeo Siacutesmica Tipo 1

Accedilatildeo Siacutesmica Tipo 2

03Ed X Ed YE E (Eq 31)

03 Ed X Ed YE E (Eq 32)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 31

A partir da funccedilatildeo ˝mass source˝ do SAP2000 foram definidas as massas consideradas

na anaacutelise siacutesmica que incluiacuteram as restantes cargas permanentes e as sobrecargas sendo que

as sobrecargas foram multiplicadas pelo coeficiente ψ2

A resposta dinacircmica da estrutura foi obtida a partir de uma anaacutelise modal tendo-se

considerado o nuacutemero de modos de vibraccedilatildeo necessaacuterios de modo a obterem-se fatores de

participaccedilatildeo modais superiores a 90 nas duas direccedilotildees principais x e y

Apresentam-se nas Figuras 321 a 324 os modos com maior participaccedilatildeo de massa

1ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (y-y) 125

f = 165 Hz

T = 0605 s

4ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (y-y) 484

f = 52 Hz

T = 019 s

Figura 321 - 1ordm Modo de Vibraccedilatildeo

5ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (x-x) 47

f = 62 Hz

T = 0605 s

90ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (y-y) 19

f = 384 Hz

T = 003 s

Figura 322 - 4ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 321 - 1ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 324 - 90ordm Modo de Vibraccedilatildeo Figura 323 - 5ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 322 - 4ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 323 - 5ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 324 - 90ordm Modo de Vibraccedilatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

32

Impulso das Terras 37

Os impulsos das terras foram simulados atraveacutes de uma carga triangular aplicada nos

muros da cave que delimitam o Edifiacutecio em todo o periacutemetro (ver Figura 325)

Figura 325 - Impulsos de terreno nos muros da cave

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

33

4 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA DE BETAtildeO ARMADO

Para o dimensionamento dos elementos de betatildeo armado foram retirados os esforccedilos do

modelo de caacutelculo e calculadas as armaduras longitudinais e transversais das lajes vigas

pilares e sapatas segundo os criteacuterios de dimensionamento definidos na Memoacuteria Descritiva

As lajes e as vigas foram dimensionadas a partir de tabelas elaboradas em folhas de caacutelculo

em ˝Excel˝ realizadas para este Projeto tendo-se utilizado tambeacutem o software de caacutelculo

˝Gala Reinforcement˝ para o dimensionamento orgacircnico das platibandas dos pilares e dos

muros da cave

Lajes 41

De um modo geral as lajes que constituem os pavimentos dos edifiacutecios soacute satildeo

dimensionadas para cargas verticais perpendiculares ao seu plano meacutedio sendo a resistecircncia

agraves accedilotildees horizontais garantida pelo esqueleto estrutural dos pilares e das vigas

411 Dimensionamento

O dimensionamento das lajes foi feito a partir dos esforccedilos envolventes de caacutelculo

determinados nas duas direccedilotildees principais para as combinaccedilotildees de accedilotildees mais desfavoraacuteveis

dos estados limites uacuteltimos

Os eixos principais das lajes satildeo os indicados na Figura 41

Figura 41 - Eixos Locais das Lajes

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

34

Os esforccedilos finais dos momentos de caacutelculo foram obtidos a partir dos seguintes criteacuterios

de combinaccedilatildeo

M11 ge 0 M+

Ed11 = M11 + |M12|

M11 lt 0 M-Ed11 = M11 - |M12|

M22 ge 0 M+

Ed22 = M22 + |M12|

M22 lt 0 M-Ed22 = M22 - |M12|

412 Lajes da Cobertura

4121 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Flexatildeo

Nas figuras seguintes satildeo indicados os momentos positivos e negativos para as

combinaccedilotildees envolventes mais desfavoraacuteveis das lajes da cobertura determinados no modelo

desenvolvido no ˝SAP2000˝

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 42 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 35

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Para as armaduras de flexatildeo respeitaram-se os criteacuterios de dimensionamento indicados na

Memoacuteria Descritiva

O Quadro 41 indica todos os paracircmetros e expressotildees necessaacuterias ao dimensionamento das

lajes do Edifiacutecio

Figura 43 - M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 44 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

36

Materiais

Armaduras de Flexatildeo Principais Armaduras de Distribuiccedilatildeo C2530

fck = 25 Mpa

b = 1m

h = 016 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 3 cm

d = 013 m

Lajes Combinaccedilotildees MEd

[kNmm] μ

ω Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras 02 As

[cm2m]

Asadotadodist

[cm2m]

Armaduras

L11 Env_ELU

M11Ed+ 3 0011 0011 053 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -15 0005 0005 027 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 25 0009 0009 044 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -5 0018 0018 089 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

L12 Env_ELU

M11Ed+ 8 0028 0029 144 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -5 0018 0018 089 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

L13 Env_ELU

M11Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -2 0007 0007 036 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -65 0023 0023 116 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

L14 Env_ELU

M11Ed+ 8 0028 0029 144 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -7 0025 0025 125 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

Quadro 41 - Armaduras de Flexatildeo das Lajes da Cobertura

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 37

4122 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Esforccedilo Transverso

O dimensionamento ao esforccedilo transverso das lajes da cobertura foi realizado com base

nos esforccedilos envolventes mais condicionantes tendo em a conta a resistecircncia do betatildeo ao

corte

Esforccedilos de Caacutelculo V23 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

O Quadro 42 resume as verificaccedilotildees realizadas para o esforccedilo transverso

Figura 45 - V23 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Transversos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

38

4123 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo de Fendilhaccedilatildeo

Em lajes com traccedilotildees axiais pouco significativas dispensa-se a verificaccedilatildeo da fendilhaccedilatildeo

4124 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo de Deformaccedilatildeo

As deformaccedilotildees maacuteximas em todas as lajes da cobertura satildeo inferiores agrave deformaccedilatildeo

admissiacutevel (δ lt L250)

413 Laje Teacuterrea

4131 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Flexatildeo

Os esforccedilos de caacutelculo para a determinaccedilatildeo das armaduras de flexatildeo satildeo os indicados nas

Figuras 46 a 48

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck =25 Mpa

b = 1m

h = 016 m

A500

fyk = 500Mpa

Rec= 3 cm

d = 013 m

Lajes Combinaccedilatildeo VEd

[kN] CRdc k ρ1 k1 σcp νmin

VRdc

[kN] Obs

L11 Env_ELU VEd23

+ 14 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -7 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

L12 Env_ELU VEd23

+ 41 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -33 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

L13 Env_ELU VEd23

+ 38 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -30 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

L14 Env_ELU

VEd23+ 25 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -11 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

Quadro 42 - Verificaccedilatildeo de Esforccedilo Transverso das Lajes da Cobertura

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 39

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 46 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 47 - M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

40

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

No Quadro 43 resume-se o dimensionamento da laje teacuterrea

Figura 48 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 41

Materiais

Armaduras de Flexatildeo Principais Armaduras de Distribuiccedilatildeo C2530

fck = 25 Mpa

b = 1 m

h = 015 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 011 m

Lajes Combinaccedilotildees MEd

[kNm] 120641

120654

Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras 02 As

[cm2m]

Asadotadodist

[cm2m]

Armaduras

LT1 Env_ELU

M11Ed+ 5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

M11Ed- -5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

M22Ed+ 5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

M22Ed- -5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

Quadro 43 - Armaduras de Flexatildeo da Laje Teacuterrea

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

42

4132 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Esforccedilo Transverso

As figuras seguintes representam os diagramas das envolventes mais desfavoraacuteveis do

esforccedilo transverso empregues na verificaccedilatildeo de seguranccedila das lajes

Esforccedilos de Caacutelculo V23 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo V13 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

No Quadro 44 eacute feita a verificaccedilatildeo de seguranccedila da laje ao esforccedilo transverso

Figura 410 - V13 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Eforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Eforccedilos Transversos Negativos

Figura 49 - V23 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Eforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Eforccedilos Transversos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 43

Platibandas 42

421 Dimensionamento

O dimensionamento foi realizado tendo-se considerado os momentos fletores M11 M22 e

M12 e os esforccedilos axiais F11 e F22 de caacutelculo tendo as armaduras sido calculadas com recurso

ao ˝GaLa Reinforcement˝ a partir de aacutebacos de flexatildeo composta

A Figura 411 indica os eixos das lajes das platibandas

422 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Verticais e Horizontais

Nas Figuras seguintes estatildeo indicados esforccedilos das combinaccedilotildees envolventes maacuteximas e

miacutenimas de caacutelculo

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 1 m

h = 015 m

A500

fyk= 500Mpa

Rec= 4 cm

d = 011 m

Lajes Combinaccedilatildeo VEd

[kN] CRdc k ρ1 k1 σcp νmin

VRdc

[kN] Obs

LT1 Env_ELU VEd23

+ 23 012 2 0001 015 0 049 544 Verifica

VEd23- -13 012 2 0001 015 0 049 544 Verifica

Quadro 44 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila ao Esforccedilo Transverso da Laje Teacuterrea

Figura 411 - Eixos Locais das Platibandas

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

Alccedilado Tardoz Alccedilado Esquerdo

Alccedilado Direito Alccedilado Frontal

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

44

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 412 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 413 ndash M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 414 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 45

Esforccedilos de Caacutelculo F11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo F22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Armaduras horizontais e verticais

Na Figura 417 indica-se as armaduras resultantes dos caacutelculos efetuados

Figura 415 - F11 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 416 - F22 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 417 - Corte Transversal Tipo das Platibandas

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

46

423 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo da Fendilhaccedilatildeo

A fendilhaccedilatildeo foi tambeacutem analisada tendo-se constatado que as aberturas satildeo inferiores aos

maacuteximos regulamentares

Muros 43

431 Dimensionamento

O dimensionamento das paredes dos muros foi feito aos Estados Limites Uacuteltimos e de

Utilizaccedilatildeo tendo-se considerado os momentos fletores M11 M22 e M12 e os esforccedilos axiais F11

e F22 de caacutelculo

Na Figura 418 indica-se os eixos locais dos muros da cave

432 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Verticais e Horizontais

Nas Figuras 419 a 423 estatildeo indicados os esforccedilos das combinaccedilotildees envolventes maacuteximas

e miacutenimas necessaacuterios no caacutelculo das armaduras dos muros da cave

Figura 418 - Eixos Locais dos Muros da Cave

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

Alccedilado Esquerdo Alccedilado Tardoz

Alccedilado Direito Alccedilado Frontal

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 47

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

a)

b)

Figura 419 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 421 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 420 - M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

48

Esforccedilos de Caacutelculo F11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

Esforccedilos de Caacutelculo F22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Dimensionamento Orgacircnico

As paredes dos muros comportam-se como vigas-paredes e as armaduras satildeo as indicadas

na Figura 424

a) b)

Figura 423 - F22 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 422 - F11 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 424 - Identificaccedilatildeo das armaduras dos muros

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 49

Simbologia

As aacutereas das armaduras horizontais e verticais dos muros foram calculadas

independentemente nas duas direccedilotildees a partir dos esforccedilos de caacutelculo F11 + M11 e F22 + M22

tal como mostram os aacutebacos das Figuras 425 a 428

Muros do Alccedilado Frontal

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

Armaduras Muros do Alccedilado Lateral Direito

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

ndash Armaduras horizontais superiores e inferiores

ndash Armaduras horizontais

ndash Armaduras verticais

Figura 425 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Frontal

Figura 426 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Lateral Direito

B A+C

B A+C

A

B

C

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

50

Muros do Alccedilado Lateral Esquerdo

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

Muros do Alccedilado Tardoz

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

No Quadro 45 indica-se um quadro resumo das armaduras dos muros

Figura 427 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Lateral Esquerdo

Figura 428 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Tardoz

B

B

A+C

A+C

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 51

Quadro 45 - Armaduras dos Muros

Materiais

Armaduras

Armaduras C2530

fck = 25Mpa

b = 012 m

h = 11 m

A500

fyk =500Mpa

Rec = 4cm

d = 181m

Secccedilotildees Faces

Esforccedilos

de

Caacutelculo

Ashmin

[cm2m]

Ashadotada

[cm2m]

Armaduras

Esforccedilos

de

Caacutelculo

Asvmin

[cm2m]

Asv adotada

[cm2m] Armaduras

Alccedilado

Frontal

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

Alccedilado

Lateral

Direito

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

Alccedilado

Esquerdo

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

Alccedilado

Tardoz

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

433 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Transversais

As figuras seguintes representam os diagramas de esforccedilos transversos mais desfavoraacuteveis

de todos os muros na verificaccedilatildeo ao esforccedilo transverso

Esforccedilos de Caacutelculo V23 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 429 - V23 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Transversos Negativos

B A+C

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

52

Esforccedilos de Caacutelculo V13 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

O Quadro seguinte apresenta a verificaccedilatildeo do esforccedilo transverso resistente maacuteximo das

paredes dos muros

Quadro 46 - Verificaccedilatildeo do Esforccedilo Transverso Resistente Maacuteximo

Materiais

Esforccedilo Transverso Resistente Maacuteximo

C2530

fck= 25 Mpa

b = 025m

h= 185 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 181 m

Muros Combinaccedilatildeo VEd

[kN] acw ν

θ [deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

p1 ENV_ELU 70 1 054 45 1833 Verifica

Na Figura 431 indica-se as armaduras adotadas na secccedilatildeo das paredes dos muros

Figura 431 - Armaduras das Paredes

Figura 430 - V13 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Transversos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 53

434 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo da Fendilhaccedilatildeo

O controlo da fendilhaccedilatildeo foi realizado atraveacutes do programa ˝Gala Reinforcement˝ tendo-

se determinado as dimensotildees maacuteximas das fendas com base nos esforccedilos mais

condicionantes

Em que

es ndash extensatildeo meacutedia dos varotildees

ec ndash extensatildeo do betatildeo

Srm ndash espaccedilamento meacutedio entre fendas

Wm ndash espessura meacutedia das aberturas ao eixo dos varotildees

Wk ndash espessura de caacutelculo das aberturas ao eixo dos varotildees

Ws ndash espessura de caacutelculo das aberturas agrave face da secccedilatildeo

Vigas da Cobertura 44

441 Dimensionamento

O dimensionamento orgacircnico foi realizado a partir de folhas de caacutelculo em ˝Excel˝

recorrendo tambeacutem ao software ˝Gala Reinforcement˝ com base nos esforccedilos de caacutelculo

A Figura 433 indica os eixos locais das vigas

Figura 432 - Controlo de Fendilhaccedilatildeo nos Muros (025 m x 185 m)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

54

442 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Flexatildeo

O dimensionamento em relaccedilatildeo ao estado limite uacuteltimo de flexatildeo de todas as vigas estaacute

resumido no Quadro 47

Na Figura 434 representa-se os diagramas dos momentos fletores referentes agraves

envolventes das combinaccedilotildees de accedilotildees mais desfavoraacuteveis

Figura 434 - Envolvente dos Momentos Fletores das Vigas da Cobertura

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

Figura 433 - Eixos Locais das Vigas

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 55

Materiais

Armaduras de Flexatildeo das Vigas da Cobertura C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Combinaccedilatildeo

MEd

[kNm] μ ω

Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras

V11 385

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-4709 00216 00219 166 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1539 00071 00071 054 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -4858 00223 00226 171 268 84 339 3ϕ12

V121 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-7596 00349 00355 269 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1763 00081 00081 062 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5770 00265 00269 204 268 84 339 3ϕ12

V122 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6023 00277 00280 213 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1229 00099 00100 076 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5770 00284 00288 218 268 84 339 3ϕ12

V123 385

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6023 00277 00280 213 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1027 00047 00047 036 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7846 00360 00367 279 268 84 339 3ϕ12

V131 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-5766 00265 00268 204 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1828 00084 00084 064 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7890 00362 00369 280 268 84 339 3ϕ12

V132 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6177 00284 00288 218 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1262 00058 00058 044 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5766 00265 00268 204 268 84 339 3ϕ12

V133 385

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-8000 00367 00374 284 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 2164 00099 00100 076 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -6177 00284 00288 218 268 84 339 3ϕ12

Quadro 47 - Vigas da Cobertura ndash Armaduras de Flexatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

56

Materiais

Armaduras de Flexatildeo das Vigas da Cobertura C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Combinaccedilatildeo

MEd

[kNm] μ ω

Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras

V141 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-9032 00415 00424 322 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1929 00089 00089 068 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7213 00331 00337 256 268 84 339 3ϕ12

V142 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-7213 00331 00337 256 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1930 00089 00089 068 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -9120 00419 00428 325 268 84 339 3ϕ12

V15 796

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6028 00277 00281 213 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 9169 00421 00430 327 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5622 00258 00262 199 268 84 339 3ϕ12

V161 796

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-11961 00549 00565 429 268 84 452 4ϕ12

12Vatildeo 9150 00420 00429 326 268 84 452 4ϕ12

Apoio Direito -5176 00238 00241 183 268 84 452 4ϕ12

V162 241

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-5694 00261 00265 201 268 84 452 4ϕ12

12Vatildeo -3294 00151 00152 116 268 84 452 4ϕ12

Apoio Direito -11961 00549 00565 429 268 84 452 4ϕ12

V171 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-7325 00336 00342 260 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1723 00079 00079 060 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -6465 00297 00301 229 268 84 339 3ϕ12

V172 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6465 00297 00301 229 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 961 00044 00044 034 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5271 00242 00245 186 268 84 339 3ϕ12

V173 241

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-5271 00242 00245 186 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 502 00023 00023 018 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7007 00322 00327 248 268 84 339 3ϕ12

Quadro 47 - Vigas da Cobertura ndash Armaduras de Flexatildeo (cont)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 57

443 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Esforccedilo Transverso

O dimensionamento das armaduras de corte foi realizado com base na envolvente dos

esforccedilos transversos maacuteximos indicada na Figura 435 a partir de um conjunto de folhas de

caacutelculo em ˝Excel˝

Os resultados estatildeo indicados nos Quadros 48 e 49

Materiais

Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Comb

VEd

[kN]

acw ν θ

[deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

V11 385

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-4766 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 1522 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 4526 1 054 45 802 Verifica

V121 335

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6468 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo -2996 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6141 1 054 45 802 Verifica

V122 335

Apoio

Esquerdo ENV_

ELU

-5624 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2199 1 054 45 802 Verifica

Apoio Direito 5553 1 054 45 802 Verifica

V123 385

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6093 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2494 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 7081 1 054 45 802 Verifica

Quadro 48 - Dimensionamento ao Esforccedilo Transverso das Vigas da Cobertura

Figura 435 - Envolvente dos Esforccedilos Transversos das Vigas da Cobertura

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

58

Materiais

Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Comb

VEd

[kN]

acw ν θ

[deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

V131 335

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6129 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 3131 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6738 1 054 45 802 Verifica

V132 335

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-647 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2234 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 5427 1 054 45 802 Verifica

V133 385

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-7593 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 1998 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6288 1 054 45 802 Verifica

V141 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-7895 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2203 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 7624 1 054 45 802 Verifica

V142 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-7592 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2305 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 7927 1 054 45 802 Verifica

V15 796

Apoio

Esquerdo ENV_

ELU

-5985 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo -693 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6202 1 054 45 802 Verifica

V161 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-10117 1 054 46 802 Verifica

12Vatildeo -10996 1 054 47 802 Verifica

Apo Direito 6350 1 054 48 802 Verifica

V162 241

Ap Esquerdo ENV_

ELU

5268 1 054 49 802 Verifica

12Vatildeo -684 1 054 50 802 Verifica

Ap Direito 8788 1 054 51 802 Verifica

V171 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6557 1 054 52 802 Verifica

12Vatildeo -1933 1 054 53 802 Verifica

Ap Direito 6997 1 054 54 802 Verifica

V172 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6399 1 054 55 802 Verifica

12Vatildeo -1365 1 054 56 802 Verifica

Ap Direito 4762 1 054 57 802 Verifica

V173 241

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6328 1 054 58 802 Verifica

12Vatildeo -4398 1 054 59 802 Verifica

Ap Direito 6576 1 054 60 802 Verifica

Quadro 48 - Dimensionamento ao Esforccedilo Transverso das Vigas da Cobertura (cont)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 59

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas Secccedilotildees Combinaccedilatildeo ρwmin

min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m] max

swA

s

[cm2m]

sw

adoptado

A

s

[cm2m]

Nordm

Ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m)]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

slmaacutex

[mm]

stmaacutex

[mm] Estribos

V11

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 185 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 059 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 175 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V121

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 250 3105 250 2 13 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 116 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 238 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V122

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 218 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 085 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 215 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V123

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 236 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 097 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 274 3105 274 2 14 201 495 495 ϕ8025

V131

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 237 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 121 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 261 3105 261 2 13 201 495 495 ϕ8025

V132

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 251 3105 251 2 13 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 087 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 210 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V133

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 294 3105 294 2 15 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 077 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 243 3105 243 2 12 201 495 495 ϕ8025

Quadro 49 - Armaduras de Esforccedilo Transverso nas Vigas da Cobertura

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

60

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck= 25 Mpa

b= 03 m

h= 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas Secccedilotildees Combinaccedilatildeo ρwmin min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m]

max

swA

s

[cm2m

]

sw

adoptado

A

s

[cm2m]

Nordm

ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m

]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

slmaacutex

[mm]

stmaacutex

[mm] Estribos

V141

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 306 3105 306 2 15 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 085 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 295 3105 295 2 15 201 495 495 ϕ8025

V142

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 294 3105 294 2 15 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 089 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 307 3105 307 2 15 201 495 495 ϕ8025

V15

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 232 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 027 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 240 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V161

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 406 3105 406 2 20 251 495 495 ϕ802

12Vatildeo 00008 240 046 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 273 3105 273 2 14 201 495 495 ϕ8025

V162

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 235 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 032 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 420 3105 420 2 21 251 495 495 ϕ8025

V171

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 325 3105 325 2 16 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 099 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 373 3105 373 2 19 201 495 495 ϕ8025

V172

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 354 3105 354 2 18 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 078 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 284 3105 284 2 14 201 495 495 ϕ8025

Quadro 49 - Armaduras de Esforccedilo Transverso nas Vigas da Cobertura (cont)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 61

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4cm

d = 066 m

Vigas Secccedilotildees Combinaccedilatildeo ρwmin

min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m]

max

swA

s

[cm2m]

sw

adoptado

A

s

[cm2m]

nordm ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

slmaacutex

[mm]

stmaacutex

[mm]

Estribos

V173

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 392 3105 392 2 20 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 283 3105 283 2 14 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 441 3105 441 2 22 251 495 495 ϕ8025

Quadro 49 - Armaduras de Esforccedilo Transverso nas Vigas da Cobertura (cont)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

62

444 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo - Fendilhaccedilatildeo

O dimensionamento aos estados limites de fendilhaccedilatildeo foi efetuado aplicando os criteacuterios

do EC2 atraveacutes de uma folha de caacutelculo em ˝Excel˝ e recorrendo tambeacutem ao software ˝Gala

Reinforcement˝

Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo

Materiais

Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo C2530

fck = 25 Mpa

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

Viga Combinaccedilatildeo fcteff

[MPa] kc k

Act

[cm2m]

Asmins

[cm2m]

V030mx070m ENV_ELU 26 04 1 1050 218

Conclusatildeo Todas as armaduras longitudinais das vigas da cobertura tecircm armaduras

superiores agrave armadura miacutenima de fendilhaccedilatildeo

Espaccedilamentos Maacuteximos dos Varotildees

O limite maacuteximo de abertura de fendas wmax natildeo pode ser superior a 03 mm uma vez que

todas as vigas satildeo da classe de exposiccedilatildeo XC2

A verificaccedilatildeo das aberturas das fendas foi realizada nas secccedilotildees dos apoios das vigas

Na Figura 436 estaacute indicada a verificaccedilatildeo para a secccedilatildeo mais desfavoraacutevel de uma das

vigas tendo-se verificado que a abertura maacutexima eacute de 0279 mm inferior ao valor maacuteximo

admissiacutevel

445 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Deformaccedilatildeo

Uma vez que as vigas foram dimensionadas de modo a satisfazerem os limites vatildeoaltura

de acordo com o EC2 considera-se que as flechas natildeo excedem os limites estabelecidos

Quadro 410 - Vigas de Coberturas - Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo

Figura 436 - Estado Limite de Fendilhaccedilatildeo na Secccedilatildeo do Apoio de uma das Vigas

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 63

Nota Em relaccedilatildeo agraves vigas de fundaccedilatildeo do Edifiacutecio o dimensionamento encontra-se no Anexo I

Pilares 45

451 Dimensionamento

Os pilares foram dimensionados a partir da anaacutelise direta dos ficheiros de resultados dos

esforccedilos NEdx + MEy + MEdz para as combinaccedilotildees mais desfavoraacuteveis determinados no

˝SAP2000˝ em relaccedilatildeo aos estados limites uacuteltimos

O dimensionamento orgacircnico foi feito com recurso agraves expressotildees das secccedilotildees sujeitas agrave

flexatildeo desviada com compressatildeo e ou traccedilatildeo a partir do software ˝Gala Reinforcement˝

considerando para os materiais o betatildeo da classe C2530 e o accedilo das armaduras ordinaacuterias

A500NR

De modo a facilitar o dimensionamento dos pilares criaram-se diferentes grupos com base

nos esforccedilos da mesma ordem de grandeza

a)

b)

Pilares Grupos

Secccedilotildees

[m x m] h

[m] a b

P11

A

035 035 185

P12 035 035 185

P13 035 035 185

P14 035 035 185

P15

B

035 035 185

P16 035 035 185

P17 035 035 185

P18 035 035 185

P19 C

035 035 185

P110 035 035 185

P111 D

035 035 185

P112 035 035 185

Figura 437 - Identificaccedilatildeo dos Grupos de Pilares ndash a) Vista em 3D b) Vista em Planta

Quadro 411 - Grupos e Geometria dos Pilares

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

64

452 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Longitudinais

O dimensionamento foi realizado de modo a verificar se os esforccedilos de caacutelculo para as

combinaccedilotildees de accedilotildees dos estados limites uacuteltimos mais condicionantes eram inferiores agrave

capacidade resistente das secccedilotildees previamente arbitradas (geometria e armaduras)

Os quadros e graacuteficos seguintes resumem o estudo das secccedilotildees dos diferentes grupos de

pilares a partir dos esforccedilos determinados no ˝SAP2000˝ tendo-se recorrido ao ˝Gala

Reinforcement˝ e tambeacutem a folhas elaboradas em ˝Excel˝ para as diferentes verificaccedilotildees

Pilares do Grupo A

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

Quadro 413 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo A

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 1587 kN (Compressatildeo)

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 2315 kN (Compressatildeo)

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wxx2) -15870 4007 1825

ELUT+

(Wy2) -23154 1643 712

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armadura

adotada

035 m x 035 m 245 905 49 8ϕ12

Figura 438 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N= - 1587 kN b) N= - 2315 kN

Quadro 412 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo A

Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 65

Pilares do Grupo B

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

Quadro 415 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo B

Pilares do Grupo C

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 804 kN (Compressatildeo)

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wxx1) -8040 -2080 3922

ELUT+(Wyy1) -10220 -3626 -3583

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armadura

adotada

035 m x 035 m 245 905 49 8ϕ12

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wyy1) -14467 -1189 1836

ELUE1y -10730 7014 1452

Quadro 414 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo B

Figura 439 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 804 kN b) N = - 1022 kN

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100M

z

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 1022 kN (Compressatildeo)

Quadro 416 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo C

Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

66

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

Quadro 417 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo C

Pilares do Grupo D

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armadura

adotada

035 m x 035 m 245 1257 49 4ϕ16+4ϕ12

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wyy1) -11142 -1273 -2928

ELUE1y -9015 1804 937

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 1073 kN (Compressatildeo)

Quadro 418 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo D

Figura 441 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 11142 kN b) N = - 9015 kN

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 mx 035m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 11142 kN (Compressatildeo)

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 mx 035m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 9015 kN (Compressatildeo)

-80

-40

0

40

80

-80 -40 0 40 80

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 14467 kN (Compressatildeo)

Figura 440 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 14467 kN b) N = - 1073 kN

Capacidade

Resistente Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 67

Quadro 419 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo D

Nota As armaduras consideradas para todos os pilares verificam a seguranccedila aos estados

limites uacuteltimos de flexatildeo composta

453 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Transversais (Cintas)

A partir dos esforccedilos transversos maacuteximos das combinaccedilotildees dos estados limites uacuteltimos

foram realizados os caacutelculos para o dimensionamento das armaduras transversais de acordo

com os elementos indicados nos Quadros 420 e 421

Quadro 420 - Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo

Materiais Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo

C2530

fck = 25 Mpa

b = 035 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

Pilares Secccedilotildees

VEdy

[kN]

VEdz

[kN]

acw ν θ [deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

PA 035m x 035m 2348 4087 1 054 45 439 Verifica

PB 035m x 035m 3741 3851 1 054 45 439 Verifica

PC 035m x 035m 1739 1301 1 054 45 439 Verifica

PD 035m x 035m 4596 3133 1 054 45 439 Verifica

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armaduras

adotadas

035 m x 035 m 245 1257 49 4ϕ16+4ϕ12

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

68

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4cm

Grupos

de Pilares Secccedilotildees

ρwmin

min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m]

max

swA

s

[cm2m]

[cm2m]

Nordm

Ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

sclmaacutex

[mm] Estribos

PA 035m x 035m 00008 280 337 3623 337 2 17 335 160 ϕ8015

PB 035m x 035m 00008 280 319 3623 319 2 16 335 160 ϕ8015

PC 035m x 035m 00008 280 154 3623 154 2 14 335 160 ϕ8015

PD 035m x 035m 00008 280 421 3623 421 2 21 335 160 ϕ8015

A Figura 442 representa a pormenorizaccedilatildeo das armaduras nos pilares

Quadro 421 - Cintas nos Pilares

Figura 442 - Armaduras nos Pilares

8ϕ12

Cintas ϕ8015

sw

adoptado

A

s

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 69

454 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo - Fendilhaccedilatildeo

Os estados limites de fendilhaccedilatildeo dos pilares foram analisados pelo ˝Gala Reinforcement˝

e tambeacutem em folhas de caacutelculo em ˝Excel˝

Armaduras Miacutenimas de Fendilhaccedilatildeo

Materiais

Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo C2530 fck= 25Mpa

A500 fyk= 500Mpa

Grupos

de

Pilares

fcteff

[MPa] kc k

Act

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

PA 26 04 1 613 127

PB 26 04 1 613 127

PC 26 04 1 613 127

PD 26 04 1 613 127

Nota Todas as armaduras longitudinais dos pilares tecircm uma armadura superior agrave armadura

miacutenima de fendilhaccedilatildeo verificando assim o estado limite de fendilhaccedilatildeo

Espaccedilamento Maacuteximos dos Varotildees

O limite maacuteximo de abertura de fendas wmax considerado foi de 03 mm uma vez que os

pilares da estrutura pertencem agrave classe de exposiccedilatildeo XC2

A verificaccedilatildeo das aberturas das fendas foi realizada nas secccedilotildees dos pilares conforme

indicado na Figura 442

Quadro 422 - Armaduras Miacutenimas de Fendilhaccedilatildeo dos Pilares

Figura 443 - Estado Limite de Fendilhaccedilatildeo nas Secccedilotildees dos Pilares

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

70

Sapatas 46

461 Dimensionamento

As sapatas foram calculadas segundo os criteacuterios gerais definidos na Memoacuteria Descritiva

De acordo com o que foi referido no preacute-dimensionamento os momentos fletores dos

pilares satildeo absorvidos diretamente pelas vigas de fundaccedilatildeo

As sapatas foram dimensionadas para as combinaccedilotildees raras e apenas para os esforccedilos

axiais provenientes da superestrutura a que se juntaram tambeacutem os pesos proacuteprios e da terra

sobre as sapatas

O caacutelculo das armaduras foi feito pelo Meacutetodo de Labelle a partir das seguintes expressotildees

462 Estados Limites Uacuteltimos ndash Resistecircncia agrave Rotura por Corte

Os Quadros 423 424 e 425 resumem todas verificaccedilotildees realizadas no caacutelculo das

sapatas

( )

8 ( )

tsd x osx bsd

syd syd

F A aA N

f B d f B

(Eq 41)

( )

8 ( )

tsd y osy bsd

syd syd

F B aA N

f B d f A

(Eq 42)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 71

Quadro 423 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila do Solo ndash Combinaccedilotildees Siacutesmicas

Sapatas

Betatildeo C2530

fcd = 167 Mpa

Accedilo A500

fyd = 435 Mpa Peso

de

Terra

[kN]

Peso

da

Sapata

[kN]

Combinaccedilatildeo Siacutesmica

Verificaccedilatildeo

Geometria Combinaccedilatildeo

Siacutesmica

A

[m]

B

[m]

H

[m]

H1

[m]

ao

[m]

bo

[m] Combinaccedilotildees

F3

[kN]

Nb

[kN] σsolo

[kNm2]

2σadm

[kNm2] σsolo le 2σadm Raacutecio

S11 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 10156 11847 7582 500 Verifica 015

S12 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 18417 20107 12868 500 Verifica 026

S13 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 19366 21056 13476 500 Verifica 027

S14 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 11036 12726 8145 500 Verifica 016

S15 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 16485 18175 11632 500 Verifica 023

S16 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 16372 18062 11560 500 Verifica 023

S17 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 10002 11692 7483 500 Verifica 015

S18 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 19535 21225 13584 500 Verifica 027

S19 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 25289 26980 17267 500 Verifica 035

S110 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 14129 15819 10124 500 Verifica 020

S21 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 4341 6032 3860 500 Verifica 008

S22 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 7219 8909 5702 500 Verifica 011

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

72

Quadro 424 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila do Solo ndash Combinaccedilotildees Raras

Sapatas

Betatildeo C2530

fcd = 167 MPa

Accedilo A500

fyd = 435 MPa Peso

de

Terra

[kN]

Peso

das

Sapata

s

[kN]

Combinaccedilatildeo Rara Verificaccedilatildeo

Geometria Combinaccedilatildeo Rara

A

[m]

B

[m]

H

[m]

H1

[m]

ao

[m]

bo

[m] Combinaccedilotildees

F3

[kN]

Nb

[kN]

σsolo

[kNm2]

σadm

[kNm2]

σsolole σadm Raacutecio

S11 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wxx1) 12505 14196 9085 250 Verifica 036

S12 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wyy1) 18620 20310 12999 250 Verifica 052

S13 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wyy1) 19575 21265 13610 250 Verifica 054

S14 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wyy1) 13704 15394 9852 250 Verifica 039

S15 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wxx1) 16775 18465 11817 250 Verifica 047

S16 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wyy1) 16850 18540 11865 250 Verifica 047

S17 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wy1) 12393 14083 9013 250 Verifica 036

S18 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wx1) 19613 21303 13634 250 Verifica 055

S19 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wyy1) 27681 29371 18797 250 Verifica 075

S110 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_Wx1(T-) 14548 16238 10393 250 Verifica 042

S111 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T+(Wy1) 6943 8634 5525 250 Verifica 022

S112 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T+(Wy1) 11365 13055 8355 250 Verifica 033

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 73

Sapatas

Peso

das

Sapatas

[kN]

Peso

de

Terra

[kN]

Esforccedilos da Estrutura Armaduras Direccedilatildeo X Armaduras Direccedilatildeo Y

Combinaccedilatildeo

Siacutesmica

Combinaccedilatildeo

Fundamental

Comb

Siacutesmica

Comb

Fund ArmX

Comb

Siacutesmica

Comb

Fund ArmY

Comb

(ELU)

F3

[kN]

Nbsd

[kN]

Comb

(ELU)

F3

[kN]

Nbsd

[kN]

Asxcalculo

[cm2m]

Asxcalculo

[cm2m]

Asy calculo

[cm2m]

Asy calculo

[cm2m]

S11 1172 518 E1x 10156 11847 T-(Wxx1) 17666 19357 091 148 ϕ12015 091 148 ϕ12015

S12 1172 518 E1x 18417 19588 SC1+SC2

(T+)

25289 26980 150 207 ϕ12015 150 207 ϕ12015

S13 1172 518 E1x 19366 20538 SC1+SC2

(T+)

25289 26980 157 207 ϕ12015 157 207 ϕ12015

S14 1172 518 E1x 11036 12208 T-(Wyy1) 19305 20996 094 161 ϕ12015 094 161 ϕ12015

S15 1172 518 E1x 16485 17657 SC1+SC2

(T+)

22669 24359 135 187 ϕ12015 135 187 ϕ12015

S16 1172 518 E1x 16372 17544 SC1+SC2

(T+)

22832 24523 134 188 ϕ12015 134 188 ϕ12015

S17 1172 518 E1x 10002 11174 T-(Wy1) 17664 19354 086 148 ϕ12015 086 148 ϕ12015

S18 1172 518 E1x 19535 20707 SC1+SC2

(T+)

26381 28071 159 215 ϕ12015 159 215 ϕ12015

S19 1172 518 E1x 25289 26461 T-(Wyy1) 37752 39442 203 302 ϕ12015 203 302 ϕ12015

S110 1172 518 E1x 14129 15301 SC2

(Wx1T-)

19716 21406 117 164 ϕ12015 117 164 ϕ12015

S111 1172 518 E1x 4341 5513 T+(Wy1) 10247 11937 042 091 ϕ12015 042 091 ϕ12015

S112 1172 518 E1x 7219 8390 T+(Wy1) 16327 18017 064 138 ϕ12015 064 138 ϕ12015

Quadro 425 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila das Sapatas

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

75

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

O dimensionamento da estrutura do piso metaacutelico consistiu na verificaccedilatildeo de seguranccedila

dos pilares e das vigas que formam esta estrutura a partir dos esforccedilos de caacutelculo

determinados no ˝SAP2000˝

Foram realizadas todas as verificaccedilotildees de seguranccedila para as secccedilotildees transversais e para os

elementos conforme o EC3

Recorreu-se tambeacutem ao programa ˝SemiComp˝ e a folhas de caacutelculo em ˝Excel˝ de modo

a comparar os resultados obtidos nas diversas verificaccedilotildees

O piso metaacutelico eacute constituiacutedo por um esqueleto formado por pilares e vigas principais com

perfis IPE100 e vigas secundaacuterias cujos perfis satildeo T50x6

Todo este conjunto estaacute ligado por um pavimento em accedilo em chapa xadrez 57 mm

Dimensionamento 51

511 Caracteriacutesticas Geomeacutetricas e Propriedades das Secccedilotildees Transversais

A verificaccedilatildeo da resistecircncia das secccedilotildees foi realizada a partir das caracteriacutesticas

geomeacutetricas dos perfis com base nas informaccedilotildees recolhidas na tabela de perfis laminados da

˝Arbed˝

Nos Quadros 51 e 52 indicam-se as carateriacutesticas geomeacutetricas dos perfis metaacutelicos

utilizados

Figura 51 - Vista em 3D do Piso Metaacutelico

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

76

Quadro 51 - Propriedades e Caracteriacutesticas Geomeacutetricas - Perfil IPE 100

fy

[MPa]

E

[MPa]

G

[kgm]

L

[m]

h

[mm]

b

[mm]

tw

[mm]

tf

[mm]

A

[mm2]

r

[mm]

235 210 81 168 100 55 41 57 1032 7

Eixo de Maior ineacutercia y-y Eixo de Menor Ineacutercia z-z Iy

[cm4]

Wely

[cm3]

Wply

[cm3]

iy

[cm]

Avz

[cm2]

Iz

[cm4]

Welz

[cm3]

Wplz

[cm3]

iz

[cm]

Avy

[cm2]

It

[cm4]

Iw

[cm6]

171 342 3941 407 508 1592 579 915 124 508 12 350

Quadro 52 - Propriedades e Carateriacutesticas Geomeacutetricas - Perfil T50x6

fy

[MPa]

E

[MPa]

G

[kgm]

L

[m]

h

[mm]

b

[mm]

s = t

[mm]

r

[mm]

A

[mm2]

235 210 444 06 50 50 6 6 564

Eixo x-x Eixo y-y

_ Ix

[cm4]

IxVx

[cm3]

ix

[cm]

Iy

[cm4]

IyVy

[cm3]

iy

[cm]

121 336 146 606 242 103

512 Classificaccedilatildeo da Classe das Secccedilotildees Transversais

Os Quadros 53 e 54 referem todos os passos empregues na classificaccedilatildeo das classes das

secccedilotildees transversais

Material Classificaccedilatildeo do Banzo Classificaccedilatildeo da Alma Classe agrave

Flexatildeo

+ Compressatildeo Accedilo S235 JR

fy = 235 MPa

ɛ= 1

c

[mm] c tf 9 ɛ

c

[mm] c tw 33 ɛ

1845 32 9 Banzo da

Classe 1 746 182 33

Alma da

Classe 1 1

Quadro 54 - Classificaccedilatildeo das Secccedilotildees do Perfil T50 x 6

Material Classificaccedilatildeo do Banzo Classificaccedilatildeo da Alma Classe agrave

Flexatildeo Accedilo 235 JR

fy = 235 MPa

ɛ= 1

c

[mm] c t 9 ɛ

c

[mm] c t 33 ɛ

16 27 10 Banzo da

Classe 1 38 63 33

Alma da

Classe 1 1

Quadro 53 - Classificaccedilatildeo das Secccedilotildees do Perfil IPE 100

f

c9 ε

t

w

c33 ε

t

f

c9 ε

t

w

c33 ε

t

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 77

Dimensionamento das Secccedilotildees Transversais e dos Elementos dos Pilares e das 52

Vigas

Os elementos que constituem os pilares e as vigas foram dimensionados recorrendo aos

processos indicados no Quadro 55

Quadro 55 - Processos utilizados no dimensionamento da Estrutura Metaacutelica

Processos de Caacutelculo Resistecircncia das Secccedilotildees

Transversais

Resistecircncia dos

Elementos

1 ndash Folha de Caacutelculo

em ˝Excel˝

Esforccedilo Axial de Compressatildeo

Momento Fletor e Esforccedilo

Transverso

Flexatildeo Composta

Flexatildeo Desviada

Flexatildeo Composta com

Esforccedilo Transverso

Encurvadura por

Compressatildeo

Encurvadura Lateral

Flexatildeo Composta

com Compressatildeo

2 ndash ˝SAP 2000˝

3 ndash ˝SemiComp˝

(+˝LTBeam˝)

4 ndash Comparaccedilatildeo dos

Resultados

Dimensionamento dos Pilares IPE 100 53

Estados Limites Uacuteltimos - Verificaccedilatildeo da Resistecircncia das Secccedilotildees e dos Elementos

mais solicitados

Foi realizada uma anaacutelise aos estados limites uacuteltimos dos perfis IPE100 que constituem os

montantes da estrutura metaacutelica tendo-se escolhido o pilar com maior raacutecio obtido no

programa de elementos finitos

No Quadro 56 apresentam-se os raacutecios de todos os pilares para a combinaccedilatildeo

condicionante dos estados limites uacuteltimos

Quadro 56 - Raacutecios dos Pilares

Nordm

Barra Perfil Tipo Combinaccedilotildees Raacutecio

537 IPE100 Pilar ELU 037

549 IPE100 Pilar ELU 034

528 IPE100 Pilar ELU 033

582 IPE100 Pilar ELU 032

534 IPE100 Pilar ELU 032

562 IPE100 Pilar ELU 030

552 IPE100 Pilar ELU 029

525 IPE100 Pilar ELU 028

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

78

Quadro 56 - Raacutecios dos Pilares (cont)

Nordm

Barra Perfil Tipo Combinaccedilotildees Raacutecio

585 IPE100 Pilar ELU 028

565 IPE100 Pilar ELU 026

513 IPE100 Pilar ELU 025

517 IPE100 Pilar ELU 025

515 IPE100 Pilar ELU 024

541 IPE100 Pilar ELU 022

545 IPE100 Pilar ELU 022

520 IPE100 Pilar ELU 022

532 IPE100 Pilar ELU 022

554 IPE100 Pilar ELU 022

539 IPE100 Pilar ELU 022

558 IPE100 Pilar ELU 021

533 IPE100 Pilar ELU 021

524 IPE100 Pilar ELU 021

504 IPE100 Pilar ELU 021

543 IPE100 Pilar ELU 021

522 IPE100 Pilar ELU 021

556 IPE100 Pilar ELU 021

502 IPE100 Pilar ELU 020

478 IPE100 Pilar ELU 020

490 IPE100 Pilar ELU 019

560 IPE100 Pilar ELU 019

547 IPE100 Pilar ELU 019

530 IPE100 Pilar ELU 019

506 IPE100 Pilar ELU 018

482 IPE100 Pilar ELU 017

480 IPE100 Pilar ELU 017

481 IPE100 Pilar ELU 017

487 IPE100 Pilar ELU 017

498 IPE100 Pilar ELU 017

580 IPE100 Pilar ELU 017

496 IPE100 Pilar ELU 016

493 IPE100 Pilar ELU 015

477 IPE100 Pilar ELU 015

574 IPE100 Pilar ELU 010

579 IPE100 Pilar ELU 008

567 IPE100 Pilar ELU 007

571 IPE100 Pilar ELU 007

569 IPE100 Pilar ELU 007

572 IPE100 Pilar ELU 006

483 IPE100 Pilar ELU 006

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 79

Esforccedilos de Caacutelculo para a combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel

Os esforccedilos de caacutelculo do pilar com maior raacutecio correspondente agrave combinaccedilatildeo mais

desfavoraacutevel estatildeo indicados na Figura 53 e no Quadro 57

Diagramas de Esforccedilos de Caacutelculo

NEd

[kN]

MyEd

[kNm]

MzEd

[kNm]

VyEd

[kN]

VzEd

[kN]

Quadro 57 - Esforccedilos de Caacutelculo mais desfavoraacuteveis na secccedilatildeo do Pilar

Esforccedilos Atuantes de Caacutelculo

NED

[kN]

MyED

[kNm]

MzED

[kNm]

VyEd

[kN]

VzEd

[kN]

-2676 -013 -012 -007 -008

Figura 53 - Diagramas de Esforccedilos de Caacutelculo

Figura 52 ndash Raacutecios de Dimensionamento da Combinaccedilatildeo mais condicionante do pilar IPE100

˝SAP 2000˝

Nordm

Barra Perfil Tipo Comb Raacutecio

537 IPE100 Pilar ELU 037

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

80

531 Processos de Caacutelculo

1ordm Processo - Dimensionamento pelas Folhas de Caacutelculo em ˝Excel˝

O dimensionamento em ˝Excel˝ permitiu proceder agraves seguintes verificaccedilotildees

Resistecircncia das Secccedilotildees Transversais

Quadro 58 ndash Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Axial de Compressatildeo

Quadro 59 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo

Quadro 510 - Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Transverso

Esforccedilo Transverso

Eixo y-y Eixo z-z Encurvadura por Esforccedilo

Transverso

VyEd

[kN]

VplyRd

[kN]

VzED

[kN]

VplzRd

[kN]

ɛ η

007 6892 0001 Verifica 008 6895 0001 Verifica 244 1 1 72 Verifica

Esforccedilo Axial de Compressatildeo

NED(-)

[kN]

NcRd

[kN]

2676 24252 011 Verifica

Momento Fletor

Eixo y-y Eixo z-z

MyED

[kNm]

Mplrdy

[kNm]

yEd

cyRd

M

M

yEd

cyRd

10M

M

MzED

[kNm]

MplzRd

[kNm]

zEd

czRd

M

M

zEd

czRd

10M

M

013 926 001 Verifica 012 215 013 Verifica

Ed

cRd

N

N

Ed

cRd

10N

N

yEd

cyRd

V

V

yEd

cyRd

10V

V

zEd

czRd

V

V

zEd

czRd

10V

V

w

w

h

t

ε72 times

η

w

w

h ε 72 times

t η

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 81

Quadro 511 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Composta (M+N)

Flexatildeo Composta (M+N)

Eixo y-y Eixo z-z

1ordf Condiccedilatildeo 2ordf Condiccedilatildeo

Natildeo eacute

necessaacuterio

minorar o

MplRd

Natildeo eacute

necessaacuterio

minorar o

MplRd

025NplRd NEd le 025 NplRd

6063 Verifica 4818 Verifica 9261 0014 Verifica 9635 Verifica 215 006 Verifica

Quadro 512 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Desviada

Flexatildeo Composta com Esforccedilo Transverso (M+N+V)

Eixo y-y Eixo z-z

ρy

1ordf Condiccedilatildeo 2ordf Condiccedilatildeo Natildeo eacute necessaacuterio

minorar o MplRd n le 020 05VRd VEd le 05VRd

Natildeo eacute necessaacuterio

minorar o MplRd

025 NRd NEd le 025 NRd 05VRd VEd le 05VRd MNVyRd le MplyRd MNVzRd le MplzRd

1 6063 Verifica 3446 Verifica 926 Verifica 3447 Verifica 215

Flexatildeo Desviada

α = 5n 1 yEd zEd

NyRd NzRd

M M

M M

yEd zEd

NyRd NzRd

10M M

M M

2 1 0056 Verifica

w w

M0

05 h t

w wEd

M0

05 h t

γN

NyRd plyRd=M M

yEd

NyRd

M

M

yEd 10

NyRd

M

M w w y

M0

h t

γ

f w w yEd

M0

h t

γ

fN

NzRd plzRd=M M

zEd

NzRd

M

M

zEd10

NzRd

M

M

Quadro 513 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Composta com Esforccedilo Transverso (M+N+V)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

82

Elementos Uniformes Comprimidos - Colunas

Curva de Encurvadura Encurvadura segundo o Eixo mais Resistente y-y Encurvadura segundo o Eixo menos Resistente z-z

h

b

tf

[mm]

Curva

eixo

y-y

Curva

eixo

z-z

βA λ1 αy Lcry λy y

y y 02y

NbyRd

[kN]

Ed

byRd

10N

N αz Lcrz λz

z

z z z 02

NbRdz

[kN]

Ed

bzRd

10N

N

18 57 a b 1 939 021 168 413 044 062 094 Verifica 2285 Verifica 034 168 1355 14 175 036 Verifica 8831 Verifica

Elementos Uniformes em Flexatildeo - Resistecircncia agrave Encurvadura

Encurvadura Lateral

Tipo de

diagrama de

Momentos em y

kz C1 Mcr

[kNm]

Wy

[cm3] LT

LT0

LT LT0

h

b

Curva de

Encurv

Lateral

αLT β LT LT

MbRdy

[kNm]

Ed

bRdy

10M

M

10 188 23 3941 064 04

Com risco de

bambeamento 182 b 034 075 070 090 832 Verifica

Quadro 514 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura por Compressatildeo

Quadro 515 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura Lateral

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 83

Resistecircncia do Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo ndash Colunas - Viga

Quadro 518 - Flexatildeo Composta com Compressatildeo

c) Flexatildeo Composta com Compressatildeo Colunas - Viga

Eq661 le 1

Eq662 le 1

012 001 0029 016 Verifica 030 0014 0048 037 Verifica

a) Caacutelculo dos Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes

a1) Cmy - Flexatildeo na direccedilatildeo do Eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo z-z

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de

Diagramas de

Momentos

Tipo de

Carga Ѱy Cmy

168 0 013 Linear Uniforme 0 06

a2) Cmz - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo z-z e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Lz

[m]

MEdzesq

[kNm]

MEdzdir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱz Cmz

168 0 012 Linear Uniforme 0 06

a3) CmLT - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱy CmLT

168 0 013 Linear Uniforme 0 06

b) Fatores de Interaccedilatildeo kij ndash Meacutetodo

Alternativo 2

kyy kyz kzy kzz

06 051 091 085

Ed

y

y

M1

A

χγ

N

f

yEd

yyply y

LTM1

k

χγ

M

W fzEd

yzplz y

M1

k timestimes

γ

M

W f

yEd zEdEdyy yz

ply plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA times times

χ χ timesγ γ γ

y y

y

M MN

f W f W f

Ed

y

z

M1

A

χγ

N

fyEd

zyply y

LTM1

k timestimes

χ timesγ

M

W fzEd

zzplz y

M1

k times

γ

M

W f

yEd zEdEdzy zz

ply y plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA

χ χγ γ γ

y

z

M MN

f W f W f

Quadro 517 - Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes Quadro 516 ndash Fatores de Interaccedilatildeo kij

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

84

2ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelo ˝SAP2000˝

Apresenta-se na Figura 54 os resultados do dimensionamento da folha de caacutelculo do

˝SAP2000˝ que inclui os seguintes itens

1 ndash Identificaccedilatildeo do nordm da barra perfil comprimento combinaccedilatildeo de accedilatildeo classe de secccedilatildeo

2 ndash Caracteriacutesticas e propriedades geomeacutetricas do perfil

3 ndash Esforccedilos de caacutelculo para a combinaccedilatildeo que conduz a um maior raacutecio

4 ndash Dimensionamento da secccedilatildeo agrave flexatildeo composta com compressatildeo

5 ndash Dimensionamento agrave encurvadura por compressatildeo

6 e 7 ndash Dimensionamento agrave encurvadura lateral

8 ndash Fatores de Interaccedilatildeo

1

2

3

4

5

Figura 54 - Folha de Dimensionamento do ˝SAP2000 ˝ para o Pilar IPE100 mais solicitado

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 85

3ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelo ˝SemiComp˝

Este software foi utilizado para a verificaccedilatildeo da secccedilatildeo mais esforccedilada e tambeacutem do

elemento agrave flexatildeo composta com compressatildeo conforme os resultados indicados nas Figuras

55 56 e 57

6

7

8

Figura 54 - Folha de Dimensionamento do ˝SAP2000 ˝ para o Pilar IPE100 mais solicitado (cont)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

86

Verificaccedilatildeo da Secccedilatildeo

Figura 55 - Folha de Caacutelculo do ˝SemiComp˝ - Verificaccedilatildeo da Secccedilatildeo Transversal

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 87

Verificaccedilatildeo do Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo

Figura 56 - Folha de Caacutelculo do ˝SemiComp˝ - Verificaccedilatildeo para o Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

88

Nota Para a utilizaccedilatildeo do software ˝SemiComp˝ foi necessaacuterio determinar previamente o

momento criacutetico tendo-se utilizado para esta finalidade o software ˝LTBeam˝ cujo

resultado estaacute indicado na Figura 57

532 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Verificaccedilatildeo de Seguranccedila aos Estados Limites de

Deformaccedilatildeo

A verificaccedilatildeo de seguranccedila aos estados limites de utilizaccedilatildeo foi determinada com base nos

deslocamentos horizontais nas direccedilotildees x e y determinados no ˝SAP2000˝

No Quadro 519 apresentam-se os deslocamentos maacuteximos e os valores admissiacuteveis para o

pilar mais condicionante

Quadro 519 - Deslocamento Horizontal Maacuteximo do Pilar

Elemento H300

[cm]

δx

[cm] δx le H300

δy

[cm] δy le H300

Pilar

IPE100 168300 = 056 0008 Verifica 0015 Verifica

A verificaccedilatildeo de seguranccedila aos estados limites de utilizaccedilatildeo foi realizada com base nos

deslocamentos horizontais nas direccedilotildees x e y determinados no ˝SAP2000˝

Figura 57 - Determinaccedilatildeo do Momento Critico - ˝LTBeam˝

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 89

52 Dimensionamento das Vigas IPE 100

Estados Limites Uacuteltimos - Verificaccedilatildeo da Resistecircncia das Secccedilotildees e dos Elementos

mais solicitados

No dimensionamento aos estados limites uacuteltimos das vigas dos perfis IPE100 foi escolhida

a viga com maior raacutecio para a combinaccedilatildeo mais condicionante

No Quadro 520 apresentam-se os raacutecios de todas as vigas para a combinaccedilatildeo desfavoraacutevel

dos estados limites uacuteltimos

Quadro 520 - Raacutecios das Vigas

Nordm Barra Perfil Tipo Combinaccedilotildees Raacutecios

623 IPE100 Viga ELU 038

622 IPE100 Viga ELU 037

188 IPE100 Viga ELU 037

150 IPE100 Viga ELU 036

148 IPE100 Viga ELU 036

187 IPE100 Viga ELU 035

162 IPE100 Viga ELU 035

175 IPE100 Viga ELU 035

189 IPE100 Viga ELU 035

186 IPE100 Viga ELU 034

174 IPE100 Viga ELU 034

161 IPE100 Viga ELU 033

163 IPE100 Viga ELU 033

176 IPE100 Viga ELU 033

173 IPE100 Viga ELU 032

160 IPE100 Viga ELU 032

201 IPE100 Viga ELU 029

200 IPE100 Viga ELU 029

202 IPE100 Viga ELU 028

199 IPE100 Viga ELU 028

140 IPE100 Viga ELU 020

139 IPE100 Viga ELU 020

178 IPE100 Viga ELU 019

177 IPE100 Viga ELU 019

165 IPE100 Viga ELU 018

164 IPE100 Viga ELU 018

781 IPE100 Viga ELU 018

780 IPE100 Viga ELU 018

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

90

Esforccedilos de Caacutelculo para a combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel

Na Figura 59 e no Quadro 521 apresentam-se os esforccedilos de caacutelculo da viga com maior

raacutecio correspondente agrave combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel

531 Diagramas de Esforccedilos de Caacutelculo

MyEd [kNm]

[k]

VzEd [kN]

Quadro 521 - Esforccedilos de Caacutelculo mais desfavoraacuteveis na secccedilatildeo da Viga

NED

[kN]

MyED

[kNm]

MzED

[kNm]

VyEd

[kN]

VzEd

[kN]

Sem

significado 337

Sem

significado

Sem

significado -1046

Figura 59 - Diagramas de Esforccedilos na Viga

Figura 58 - ˝SAP2000˝ - Raacutecios de Dimensionamento da Viga mais solicitada

Nordm

Barra Perfil Tipo Comb Raacutecio

623 IPE100 Viga ELU 038

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 91

533 Processos de Caacutelculo

1ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelas Folhas de Caacutelculo em ˝Excel˝

Verificaccedilotildees realizadas para a viga - IPE100

Resistecircncia das Secccedilotildees Transversais

Quadro 522 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo

Quadro 523 - Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Transverso

Esforccedilo Transverso

Eixo z-z Encurvadura por Esforccedilo

Transverso

VzEd

[kN]

VplzRd

[kN]

ɛ η

1046 6895 0152 Verifica 244 1 1 72 Verifica

Momento Fletor

Eixo y-y

MyEd

[kNm]

Mplrdy

[kNm]

yEd

cyRd

10M

M

337 926 036 Verifica

yEd

cyRd

M

M

zEd

czRd

V

V

zEd

czRd

10V

V

w

w

h

t

ε72 times

η

w

w

h ε 72 times

t η

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

92

Resistecircncia do Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo ndash Colunas-Viga

Elementos Uniformes em Flexatildeo

Encurvadura Lateral

Tipo de

Diagrama de

Momentos em y

ψ C1 kz Mcr

[kNm]

Wy

[cm3]

Curva de

Encurv

Lateral

MbyRd

0 188 1 2372 3941 063 04 Com risco de

Bambeamento 182 b 034 08 069 091 839 040 Verifica

a) Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes

a1) Cmy - Flexatildeo na direccedilatildeo do Eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo z-z

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de

Diagramas de

Momentos

Tipo de

Carga Ѱy Cmy

161 0 337 Linear Uniforme 0 06

a2) Cmz - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo z-z e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Lz

[m]

MEdzesq

[kNm]

MEdzdir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱz Cmz

161 0 0 - Uniforme 0 0

a3) CmLT - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱy CmLT

161 0 337 Linear Uniforme 0 06

b) Fatores de Interaccedilatildeo kij ndash Meacutetodo

Alternativo 2

kyy kyz kzy kzz

06 0 10 0

Quadro 524 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura Lateral

LT LT0 LT LT0 h

b LT LTΦ LTEd

byRd

M

MEd

byRd

10M

M

Quadro 526 - Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes Quadro 525 - Fatores de Interaccedilatildeo kij

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 93

Quadro 527 - Flexatildeo Composta Com Compressatildeo

a) Flexatildeo Composta com Compressatildeo Colunas - Viga

Eq661 le 1

Eq662 le 1

0 0241 0 0241 Verifica 0 0402 0 0402 Verifica

yEd

yyply y

LTM1

k

χγ

M

W fEd

y

y

M1

A

χγ

N

fzEd

yzplz y

M1

k timestimes

γ

M

W f

yEd zEdEdyy yz

ply plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA times times

χ χ timesγ γ γ

y y

y

M MN

f W f W fEd

y

z

M1

A

χγ

N

f

zEdzy

ply y

LTM1

k

χγ

M

W fzEd

zzplz y

M1

k times

γ

M

W f

yEd zEdEdzy zz

ply y plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA

χ χγ γ γ

y

z

M MN

f W f W f

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

94

2ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelo˝ SAP2000˝

Na Figura 510 apresentam-se alguns dos resultados do dimensionamento da folha de

caacutelculo do ˝SAP2000˝ utilizados na verificaccedilatildeo das secccedilotildees transversais da viga mais

esforccedilada bem como no estudo da encurvadura lateral (bambeamento)

De acordo com os diagramas de esforccedilos de caacutelculo momentos fletores e esforccedilos

transversos mais desfavoraacuteveis estudaram-se os trecircs troccedilos em que a viga ao bambeamento

Estados Limites Uacuteltimos

1ordmTroccedilo

2ordmTroccedilo

3ordmTroccedilo

Figura 510 - Folhas de Dimensionamento do ˝SAP2000˝ para a Viga IPE100

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 95

Verificaccedilotildees

Os Quadros 528 e 529 apresentam as verificaccedilotildees realizadas

Quadro 528 - Valores dos Esforccedilos em cada Troccedilo da Viga

Troccedilos Mcr

[kNm]

MbRd

[kNm]

1ordm 10483 914

2ordm 5534 880

3ordm 20371 923

Quadro 529 - Raacutecios das Secccedilotildees mais Esforccediladas e da Encurvadura da Viga

Raacutecios ndash Verificaccedilotildees

Secccedilotildees mais Esforccediladas Encurvadura

da Viga

Ed

Rd

N

N

y Ed

y Rd

M

M

z Ed

z Rd

V

V

z Ed

z Rd

M

M

y Ed

y bRd

M

M

Sem

Significado

3370363

926

10420152

6867

Sem

Significado 337

038288

Nota Uma vez que NEd eacute igual a zero e VEd le 05VRd os momentos resistentes de caacutelculo natildeo

satildeo minorados pela presenccedila deste esforccedilo

4ordm Quadro Comparativo

Nos Quadros 530 e 531 apresentam-se a comparaccedilatildeo dos diferentes resultados obtidos

Quadro 530 - Raacutecios na Viga

Folhas de

Caacutelculo ˝SAP2000˝

y Ed

y Rd

M

M 036 036

z Ed

z Rd

V

V 0152 0152

Quadro 531 - Raacutecios na Viga

Folhas de

Caacutelculo ˝SAP2000˝

Mcr

1ordm Troccedilo 15315 10483

2ordm Troccedilo 5970 5534

3ordm Troccedilo 23238 20371

MbRd

1ordm Troccedilo 926 9143

2ordm Troccedilo 926 88

3ordm Troccedilo 926 923

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

96

Conclusotildees Verifica-se no Quadro 530 que os resultados do dimensionamento pelos dois

processos conduzem a valores da mesma ordem de grandeza e inferiores agrave

unidade

Estados Limites de Serviccedilo

A verificaccedilatildeo da seguranccedila aos estados limites de utilizaccedilatildeo foi realizada com base nos

deslocamentos verticais maacuteximos para a combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel conforme se indica

na Figura 511

Quadro 532 - Deslocamento Maacuteximo da Viga

Elemento δmaxSAP2000

[cm]

δmaxEC3 = L300

[cm] δmaxSAP2000 le L300

Viga

IPE100 017 161300 = 054 Verifica

53 Ligaccedilotildees

534 Ligaccedilotildees Soldadas

As ligaccedilotildees soldadas foram dimensionadas de acordo com a informaccedilatildeo indicada na

Memoacuteria Descritiva

A Figura 512 apresenta o aacutebaco que permite de um modo simples proceder ao

dimensionamento dos cordotildees das soldaduras de acircngulo

Figura 511 - Deslocamento Maacuteximo da Viga para a Combinaccedilatildeo ELServiccedilo

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 97

Figura 512 - Aacutebaco de Dimensionamento dos Cordotildees de Soldadura de acircngulo S235 JR

Ligaccedilatildeo do Pilar ndash Viga (Soldada)

LOADS

Case Manual calculations

Mb2Ed = -337 [kNm] Bending moment in the left beam

Vb2Ed = -1046 [kN] Shear force in the left beam

Nb2Ed = -013 [kN] Axial force in the left beam

Mc2Ed = -012 [kNm] Bending moment in the upper column

Vc2Ed = -008 [kN] Shear force in the upper column

Nc2Ed = -2676 [kN] Axial force in the upper column

RESULTS

WEB PANEL - SHEAR Mb1Ed = 000 [kNm] Bending moment (right beam) [53(3)]

Mb2Ed = -337 [kNm] Bending moment (left beam) [53(3)]

Vc1Ed = 000 [kN] Shear force (lower column) [53(3)]

Vc2Ed = -008 [kN] Shear force (upper column) [53(3)]

z = 94 [mm] Lever arm [625]

VwpEd = (Mb1Ed - Mb2Ed) z - (Vc1Ed - Vc2Ed) 2

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 50 100 150 200 250 300

FwR

d [

kN]

L [mm] - Comprimento de cordatildeo

Cordotildees de Soldadura em Accedilo S235 JR

a=12mm

a=11mm

a=10mm

a=9mm

a=8mm

a=7mm

a=6mm

a=5mm

a=4mm

a=3mm

Figura 513 - Pormenor em 3D da ligaccedilatildeo Pilar - Viga

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

98

VwpEd = 3570 [kN] Shear force acting on the web panel [53(3)]

Avs = 508 [cm2] Shear area of the column web EN1993-1-1[626(3)]

Avc = 508 [cm2] Shear area EN1993-1-1[626(3)]

ds = 94 [mm] Distance between the centroids of stiffeners [6261(4)]

MplfcRd = 010 [kNm] Plastic resistance of the column flange for bending [6261(4)]

MplstuRd = 012 [kNm] Plastic resistance of the upper transverse stiffener for bending [6261(4)]

MplstlRd = 012 [kNm] Plastic resistance of the lower transverse stiffener for bending [6261(4)]

VwpRd = 09 ( Avsfywc ) (3 M0) + Min(4 MplfcRd ds (2 MplfcRd + MplstuRd + MplstlRd) ds) VwpRd = 6656 [kN] Resistance of the column web panel for shear [6261]

VwpEd VwpRd le 10 054 lt 100 verified (054)

WELD RESISTANCE Aw = 1700 [cm

2] Area of all welds [4532(2)]

Awy = 1103 [cm2] Area of horizontal welds [4532(2)]

Awz = 597 [cm2] Area of vertical welds [4532(2)]

Iwy = 28893 [cm4] Moment of inertia of the weld arrangement with respect to the hor axis [4532(5)]

max=max = 000 [MPa] Normal stress in a weld [4532(5)]

= = 000 [MPa] Stress in a vertical weld [4532(5)]

II = 000 [MPa] Tangent stress [4532(5)]

w = 080

Correlation coefficient [4532(7)]

[max2 + 3(max

2)] le fu(wM2) 000 lt 23500 verified (000)

[2 + 3(

2+II

2)] le fu(wM2) 000 lt 23500 verified (000)

le 09fuM2 000 lt 16920 verified (000)

WEAKEST COMPONENT COLUMN WEB PANEL - SHEAR

Connection conforms to the code Ratio 054

535 Ligaccedilotildees Aparafusadas

Com base no software Robot Structural Analysis Professional junta-se a justificaccedilatildeo de

uma ligaccedilatildeo aparafusada do pilar rotulado agrave laje teacuterrea de fundaccedilatildeo da cave

No Anexo II estaacute o relatoacuterio completo do caacutelculo realizado

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 99

Ligaccedilatildeo na base do Pilar Rotulado

LOADS

Case Manual calculations

NjEd = -2676 [kN] Axial force

VjEdy = -007 [kN] Shear force

VjEdz = -008 [kN] Shear force

RESULTS

COMPRESSION ZONE

COMPRESSION OF CONCRETE

c = 23 [mm] Additional width of the bearing pressure zone [625(4)]

fjd = 1994 [MPa] Design bearing resistance [625(7)]

FcRdn = 19845 [kN] Bearing resistance of concrete for compression [6282(1)]

RESISTANCES OF SPREAD FOOTING IN THE COMPRESSION ZONE

NjRd = FcRdn NjRd = 19845 [kN] Resistance of a spread footing for axial compression [6282(1)]

CONNECTION CAPACITY CHECK

NjEd NjRd le 10 (624) 013 lt 100 verified (013)

Figura 514 - Pormenor em 3D da ligaccedilatildeo na base s do Pilar Rotulado

A ndash PECcedilAS ESCRITAS

IV CONCLUSOtildeES

CONCLUSOtildeES

A realizaccedilatildeo deste trabalho permitiu a aplicaccedilatildeo praacutetica de diversos conceitos adquiridos

nas vaacuterias unidades curriculares do curso de engenharia civil possibilitando tambeacutem a

aprendizagem de novos conceitos no domiacutenio do dimensionamento de estruturas que foram

fundamentais para a realizaccedilatildeo do Projeto da Sala Eleacutetrica e do Posto de Transformaccedilatildeo

O estudo aprofundado de outros projetos em conjunto com outros conhecimentos

complementares adquiridos na anaacutelise estrutural de estruturas foram tambeacutem fundamentais

no desenvolvimento das diferentes fases deste Projeto

A elaboraccedilatildeo deste trabalho permitiu adquirir e consolidar conhecimentos nas aacutereas

referentes a

Regulamentaccedilatildeo Europeia (Eurocoacutedigos Estruturais) na parte referente da anaacutelise das

accedilotildees do vento sismo temperatura etc

Aprendizagem de softwares tais como ˝SAP2000˝ ˝GaLa Reinforcement˝

˝SemiComp˝ ˝LTBeam˝ etc

Elaboraccedilatildeo de tabelas de caacutelculo em ˝Excel˝ utilizadas quer para o dimensionamento

orgacircnico de elementos em betatildeo armado mas tambeacutem para secccedilotildees e elementos

metaacutelicos

Elaboraccedilatildeo de peccedilas desenhadas com recurso ao ˝Autocad˝

Perspetivas Futuras

O dimensionamento deste Edifiacutecio a partir de uma soluccedilatildeo totalmente metaacutelica ou em

betatildeo armado com elementos preacute-fabricados de modo a compararem-se os custos entre a

soluccedilatildeo deste Projeto e estas soluccedilotildees

Programar parte das tabelas que serviram para o dimensionamento dos elementos de betatildeo

armado e metaacutelicos com recurso agrave linguagem de Visual Basic (VBA)

Desafiar alguns colegas de curso de modo a publicar em conjunto tabelas e aacutebacos que

permitam proceder ao dimensionamento de vigas pilares e sapatas em betatildeo armado de um

modo mais ceacutelere

Page 2: A PEÇAS ESCRITAS III. MEMÓRIA JUSTIFICATIVA

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

III

IacuteNDICE

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO 1

11 Elementos de Betatildeo Armado 1

111 Lajes 1 112 Vigas 2 113 Pilares 4 114 Muros da Cave 6 115 Platibandas 6

116 Sapatas 6

12 Elementos Metaacutelicos 8

121 Estrutura de Suporte da Sala Eleacutetrica 8

2 MODELACcedilAtildeO ESTRUTURAL 11

21 Modelo de Caacutelculo 11

211 Estrutura de Betatildeo Armado 11

212 Estruturas Metaacutelicas 12

22 Validaccedilatildeo dos Modelos no ˝SAP2000˝ 13

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES 15

31 Peso Proacuteprio 15

32 Restantes Cargas Permanentes 16

33 Sobrecargas 16

34 Temperatura 17

35 Vento 19

351 Pressatildeo dinacircmica de Pico 19

352 Coeficientes de Pressatildeo nos Alccedilados 20 353 Accedilatildeo do Vento nos Pilares 22 354 Accedilatildeo do Vento nas Platibandas 26 355 Coeficientes de Pressatildeo na Cobertura 26

36 Sismo 29

37 Impulso das Terras 32

4 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA DE BETAtildeO ARMADO 33

41 Lajes 33

411 Dimensionamento 33 412 Lajes da Cobertura 34

4121 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Flexatildeo 34

4122 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Esforccedilo Transverso 37 4123 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo de Fendilhaccedilatildeo 38 4124 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo de Deformaccedilatildeo 38

413 Laje Teacuterrea 38

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

IV

4131 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Flexatildeo 38

4132 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Esforccedilo Transverso 42

42 Platibandas 43

421 Dimensionamento 43 422 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Verticais e Horizontais 43 423 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo da Fendilhaccedilatildeo 46

43 Muros 46

431 Dimensionamento 46 432 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Verticais e Horizontais 46 433 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Transversais 51 434 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo da Fendilhaccedilatildeo 53

44 Vigas da Cobertura 53

441 Dimensionamento 53 442 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Flexatildeo 54 443 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Esforccedilo Transverso 57

444 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo - Fendilhaccedilatildeo 62 445 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Deformaccedilatildeo 62

45 Pilares 63

451 Dimensionamento 63

452 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Longitudinais 64 453 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Transversais (Cintas) 67

454 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo - Fendilhaccedilatildeo 69

46 Sapatas 70

461 Dimensionamento 70 462 Estados Limites Uacuteltimos ndash Resistecircncia agrave Rotura por Corte 70

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA 75

51 Dimensionamento 75

511 Caracteriacutesticas Geomeacutetricas e Propriedades das Secccedilotildees Transversais 75

512 Classificaccedilatildeo da Classe das Secccedilotildees Transversais 76

52 Dimensionamento das Secccedilotildees Transversais e dos Elementos dos Pilares e das Vigas 77

53 Dimensionamento dos Pilares IPE 100 77

531 Processos de Caacutelculo 80 532 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Verificaccedilatildeo de Seguranccedila aos Estados Limites de

Deformaccedilatildeo 88

52 Dimensionamento das Vigas IPE 100 89

531 Diagramas de Esforccedilos de Caacutelculo 90 533 Processos de Caacutelculo 91

53 Ligaccedilotildees 96

534 Ligaccedilotildees Soldadas 96

535 Ligaccedilotildees Aparafusadas 98

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

V

IacuteNDICE DE FIGURAS

Figura 11 - Identificaccedilatildeo das Lajes da Cobertura 2

Figura 12 ndash Identificaccedilatildeo das Vigas da Cobertura 4

Figura 13 - Identificaccedilatildeo dos Pilares 5

Figura 14 - Planta de Fundaccedilotildees 7

Figura 15 - Planta do Piso Metaacutelico 8

Figura 16 - Localizaccedilatildeo dos Pilares Metaacutelicos 9

Figura 17- Corte Transversal Tipo 9

Figura 21 - Modelo Unifilar - Vistas em 3D 12

Figura 22 - Modelo Unifilar - Vistas em 3D 12

Figura 23 - Laje Teacuterrea 12

Figura 24 - Modelo Extrudido da Estrutura do Piso Metaacutelico 13

Figura 31 - Definiccedilatildeo dos Materiais ˝SAP2000˝ 15

Figura 32 - Restantes Cargas Permanentes ndash a) Laje da Cobertura (15 kNm2) 16

Figura 33 - Restantes Cargas Permanentes - Piso Metaacutelico (15 kNm2) 16

Figura 34 - Sobrecargas ndash a) Laje da Cobertura (04 kNm2) b) Laje Teacuterrea (2 kNm

2) 17

Figura 35 - Sobrecargas ndash Piso Metaacutelico (18 kNm2) 17

Figura 36 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura nas Coberturas e Platibandas ndash a) VUT+ (18ordm C) 18

Figura 37 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura nas Vigas e nos Pilares ndash a) VUT+

(18ordm C) 18

Figura 38 - Accedilatildeo do Vento 19

Figura 39 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores nos Alccedilados ndash a) Wx b) Wxx 21

Figura 310 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores nos Alccedilados - a) Wy b) Wyy 21

Figura 311 - Coeficientes de Pressatildeo Interior - a) 1ordm Caso - Pressatildeo b) 2ordm Caso - Succcedilatildeo 21

Figura 312 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes ndashAlccedilados Wx Wxx - a) 1ordf Hipoacutetese 22

Figura 313 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes ndashAlccedilados Wy Wyy - a) 1ordf Hipoacutetese 22

Figura 314 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores Wx - Cobertura 26

Figura 315 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores Wxx - Cobertura 26

Figura 316 - Coeficientes de Pressatildeo Exterior Wy - Cobertura 27

Figura 317 - Coeficientes de Pressatildeo Exterior Wyy - Cobertura 27

Figura 318 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes - Cobertura Wx Wxx ndash a) 1ordf Hipoacutetese 28

Figura 319 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes - Cobertura Wy Wyy ndash a) 1ordf Hipoacutetese 28

Figura 320 - Espetros de Caacutelculo para Accedilotildees Siacutesmicas do Tipo 1 e 2 30

Figura 321 - 4ordm Modo de Vibraccedilatildeo 31

Figura 322 - 1ordm Modo de Vibraccedilatildeo 31

Figura 323 - 90ordm Modo de Vibraccedilatildeo 31

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

VI

Figura 324 - 5ordm Modo de Vibraccedilatildeo 31

Figura 325 - Impulsos de terreno nos muros da cave 32

Figura 41 - Eixos Locais das Lajes 33

Figura 42 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos 34

Figura 43 - M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos 35

Figura 44 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos 35

Figura 45 - V23 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Transversos Positivos 37

Figura 46 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos 39

Figura 47 - M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos 39

Figura 48 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos 40

Figura 49 - V23 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Eforccedilos Transversos Positivos 42

Figura 410 - V13 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Eforccedilos Transversos Positivos 42

Figura 411 - Eixos Locais das Platibandas 43

Figura 412 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos 44

Figura 413 ndash M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos 44

Figura 414 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos 44

Figura 415 - F11 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos 45

Figura 416 - F22 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos 45

Figura 417 - Corte Transversal Tipo das Platibandas 45

Figura 418 - Eixos Locais dos Muros da Cave 46

Figura 419 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos 47

Figura 420 - M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos 47

Figura 421 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos 47

Figura 422 - F11 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos 48

Figura 423 - F22 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos 48

Figura 424 - Identificaccedilatildeo das armaduras dos muros 48

Figura 425 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Frontal 49

Figura 426 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Lateral Direito 49

Figura 427 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Lateral Esquerdo 50

Figura 428 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Tardoz 50

Figura 429 - V23 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Transversos Positivos 51

Figura 430 - V13 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Transversos Positivos 52

Figura 431 - Armaduras das Paredes 52

Figura 432 - Controlo de Fendilhaccedilatildeo nos Muros (025 m x 185 m) 53

Figura 433 - Eixos Locais das Vigas 54

Figura 434 - Envolvente dos Momentos Fletores das Vigas da Cobertura 54

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

VII

Figura 435 - Envolvente dos Esforccedilos Transversos das Vigas da Cobertura 57

Figura 436 - Estado Limite de Fendilhaccedilatildeo na Secccedilatildeo do Apoio de uma das Vigas 62

Figura 437 - Identificaccedilatildeo dos Grupos de Pilares ndash a) Vista em 3D b) Vista em Planta 63

Figura 438 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N= 1587 kN b) N= 2315 kN 64

Figura 439 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 804 kN b) N = - 1022 kN 65

Figura 440 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 14467 kN b) N = - 107 kN 66

Figura 441 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 11142 kN b) N = - 107 kN 66

Figura 442 - Armaduras no Pilares 68

Figura 443 - Estado Limite de Fendilhaccedilatildeo nas Secccedilotildees dos Pilares 69

Figura 51 ndash Vista em 3D do Piso Metaacutelico 75

Figura 52 ndash Raacutecios de Dimensionamento da Combinaccedilatildeo mais condicionante do pilar IPE100 79

Figura 53 - Diagramas de Esforccedilos de Caacutelculo 79

Figura 54 - Folha de Dimensionamento do ˝SAP 2000 para o Pilar IPE100 mais solicitado 84

Figura 55 - Folha de Caacutelculo do ˝SemiComp˝ - Verificaccedilatildeo da Secccedilatildeo Transversal 86

Figura 56 - Folha de Caacutelculo do ˝SemiComp - Verificaccedilatildeo para o Elemento agrave Flexatildeo Composta

com Compressatildeo 87

Figura 57 - Determinaccedilatildeo do Momento Critico - ˝LTBeam˝ 88

Figura 58 - ˝SAP2000˝ - Raacutecios de Dimensionamento da Viga mais solicitada 90

Figura 59 - Diagramas de Esforccedilos na Viga 90

Figura 510 - Folhas de Dimensionamento do ˝SAP2000˝ para a Viga IPE100 94

Figura 511 - Deslocamento Maacuteximo da Viga para a Combinaccedilatildeo ELServiccedilo 96

Figura 512 - Aacutebaco de Dimensionamento dos Cordotildees de Soldadura de acircngulo S235 JR 97

Figura 513 - Pormenor em 3D da ligaccedilatildeo Pilar - Viga 97

Figura 514 - Pormenor em 3D da ligaccedilatildeo na base s do Pilar Rotulado 99

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

IX

IacuteNDICE DE QUADROS

Quadro 11 - Preacute ndash Dimensionamento das Lajes da Cobertura 2

Quadro 12 - Preacute-Dimensionamento das Vigas 3

Quadro 13 - Dimensotildees dos Pilares 5

Quadro 14 - Dimensotildees dos Muros da Cave 6

Quadro 15 - Geometria das Sapatas 7

Quadro 21 - Peso Proacuteprio dos Elementos Estruturais no modelo ˝SAP2000˝ 13

Quadro 22 - Reaccedilotildees Verticais nos Apoios ˝SAP2000˝ 14

Quadro 31 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Negativa ndash Inverno 17

Quadro 32 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Positiva ndash Veratildeo 18

Quadro 33 - Determinaccedilatildeo da Pressatildeo Dinacircmica de Pico 20

Quadro 34 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo x 24

Quadro 35 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo xx 24

Quadro 36 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo y 24

Quadro 37 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo yy 25

Quadro 38 - Accedilatildeo do Vento na Cobertura nas Direccedilotildees x e xx 28

Quadro 39 - Accedilatildeo do Vento na Cobertura nas Direccedilotildees y e yy 29

Quadro 310 - Determinaccedilatildeo dos Espectros de Resposta de Caacutelculo 29

Quadro 41 - Armaduras de Flexatildeo das Lajes da Cobertura 36

Quadro 42 - Verificaccedilatildeo de Esforccedilo Transverso das Lajes da Cobertura 38

Quadro 43 - Armaduras de Flexatildeo da Laje Teacuterrea 41

Quadro 44 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila ao Esforccedilo Transverso da Laje Teacuterrea 43

Quadro 45 - Armaduras dos Muros 51

Quadro 46 - Verificaccedilatildeo do Esforccedilo Transverso Resistente Maacuteximo 52

Quadro 47 - Vigas da Cobertura ndash Armaduras de Flexatildeo 55

Quadro 48 - Dimensionamento ao Esforccedilo Transverso das Vigas da Cobertura 57

Quadro 49 - Armaduras de Esforccedilo Transverso nas Vigas da Cobertura 59

Quadro 410 - Vigas de Coberturas - Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo 62

Quadro 411 - Grupos e Geometria dos Pilares 63

Quadro 412 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo A 64

Quadro 413 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo A 64

Quadro 414 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo B 65

Quadro 415 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo B 65

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

X

Quadro 416 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo C 65

Quadro 417 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo C 66

Quadro 418 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo D 66

Quadro 419 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo D 67

Quadro 420 - Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo 67

Quadro 421 - Cintas nos Pilares 68

Quadro 422 - Armaduras Miacutenimas de Fendilhaccedilatildeo dos Pilares 69

Quadro 423 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila do Solo ndash Combinaccedilotildees Siacutesmicas 71

Quadro 424 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila do Solo ndash Combinaccedilotildees Raras 72

Quadro 425 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila das Sapatas 73

Quadro 51 - Propriedades e Caracteriacutesticas Geomeacutetricas - Perfil IPE 100 76

Quadro 52 - Propriedades e Carateriacutesticas Geomeacutetricas - Perfil T50x6 76

Quadro 53 - Classificaccedilatildeo das Secccedilotildees do Perfil IPE 100 76

Quadro 54 - Classificaccedilatildeo das Secccedilotildees do Perfil T50 x 6 76

Quadro 55 - Processos utilizados no dimensionamento da Estrutura Metaacutelica 77

Quadro 56 - Raacutecios dos Pilares 77

Quadro 57 - Esforccedilos de Caacutelculo mais desfavoraacuteveis na secccedilatildeo do Pilar 79

Quadro 58 - Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Axial de Compressatildeo 80

Quadro 59 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo 80

Quadro 510 - Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Transverso 80

Quadro 511 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Composta (M+N) 81

Quadro 512 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Desviada 81

Quadro 513 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Composta com Esforccedilo Transverso (M+N+V) 81

Quadro 514 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura por Compressatildeo 82

Quadro 515 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura Lateral 82

Quadro 517 ndash Fatores de Interaccedilatildeo kij 83

Quadro 516 - Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes 83

Quadro 518 - Flexatildeo Composta com Compressatildeo 83

Quadro 519 - Deslocamento Horizontal Maacuteximo do Pilar 88

Quadro 520 - Raacutecios das Vigas 89

Quadro 521 - Esforccedilos de Caacutelculo mais desfavoraacuteveis na secccedilatildeo da Viga 90

Quadro 522 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo 91

Quadro 523 - Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Transverso 91

Quadro 524 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura Lateral 92

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

XI

Quadro 526 - Fatores de Interaccedilatildeo kij 92

Quadro 525 - Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes 92

Quadro 527 - Flexatildeo Composta Com Compressatildeo 93

Quadro 528 - Valores dos Esforccedilos em cada Troccedilo da Viga 95

Quadro 529 - Raacutecios das Secccedilotildees mais Esforccediladas e da Encurvadura da Viga 95

Quadro 530 - Raacutecios na Viga 95

Quadro 531 - Raacutecios na Viga 95

Quadro 532 - Deslocamento Maacuteximo da Viga 96

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 1

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

O preacute-dimensionamento do Edifiacutecio da Sala Eleacutetrica e do Posto de Transformaccedilatildeo foi

realizado para todos os elementos estruturais dentro dos criteacuterios de seguranccedila e de

economia definidos pelos Eurocoacutedigos e por outras Normas

Elementos de Betatildeo Armado 11

111 Lajes

A espessura das lajes varia em funccedilatildeo das condiccedilotildees de ligaccedilatildeo ao exterior dos vatildeos da

relaccedilatildeo entre vatildeos dos valores das accedilotildees etc

As lajes da cobertura da Sala Eleacutetrica satildeo do tipo vigadas maciccedilas sendo as lajes de

fundaccedilatildeo teacuterreas assentes num meio elaacutestico

Lajes da Cobertura

O preacute-dimensionamento das lajes da cobertura foi realizado a partir das Eq11 e 12

Em que

d ndash altura uacutetil da laje

Lmenor vatildeo ndash menor dos vatildeos

ϕ ndash diacircmetro do varatildeo da armadura de flexatildeo

c ndash recobrimento das armaduras

Todas as lajes da cobertura foram consideradas armadas numa soacute direccedilatildeo atendendo agrave

Claacuteusula sect531 (5) do EC2 20maior

menor

L

L

As espessuras consideradas para as lajes da cobertura estatildeo indicadas no Quadro 11

yk

50026

menor vatildeoLd

f

(Eq 11)

2h d rec

(Eq 12)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

2

Quadro 11 - Preacute ndash Dimensionamento das Lajes da Cobertura

Betatildeo C2530

fck = 25 Mpa

Accedilo A500 NR

fyk = 500 Mpa Rec= 3 cm

Lajes Lmenor vatildeo

[m]

yk

50026

menor vatildeoLd

f

hadotado

[m]

L11 241 009 016

L12 335 013 016

L13 335 013 016

L14 385 015 016

Na Figura 11 estatildeo identificadas as lajes da cobertura

Laje Teacuterrea

A laje teacuterrea assenta num meio elaacutestico tendo-se considerado no preacute-dimensionamento uma

espessura de 015 m

112 Vigas

O preacute-dimensionamento das vigas foi feito a partir das Eq13 e 14

As dimensotildees consideradas tiveram tambeacutem em conta as dimensotildees dos pilares de 035 m

x 035 m e dos muros da cave de 025 m x 185 m

Figura 11 - Identificaccedilatildeo das Lajes da Cobertura

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 3

10 12

Lh

a (Eq 13)

3 2

h hb (Eq 14)

Em que L representa o vatildeo e h altura

A geometria de todas as vigas para a estrutura do Edifiacutecio estaacute indicada no Quadro 12

Quadro 12 - Preacute-Dimensionamento das Vigas

Betatildeo C2530

fck = 25 Mpa

Accedilo A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 3 cm

Vigas Lvatildeo

[m] 10

Lh

hadotado

[m] Secccedilotildees

[m x m]

V11 385 039 070 030 x 070

V12

335 039 070 030 x 070

335 034 070 030 x 070

385 039 070 030 x 070

V13

335 039 070 030 x 070

335 034 070 030 x 070

385 039 070 030 x 070

V14 398 040 070 030 x 070

398 040 070 030 x 070

V15 796 080 070 030 x 070

V16 796 080 070 030 x 070

241 024 070 030 x 070

V17

398 040 070 030 x 070

398 040 070 030 x 070

241 024 070 030 x 070

VF1 385 039 060 025 x 060

VF2 241 024 060 025 x 060

VF3 241 024 060 035 x 060

Na Figura 12 representa-se a identificaccedilatildeo de todas as vigas da cobertura

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

4

113 Pilares

O preacute-dimensionamento dos pilares foi realizado a partir da Eq15 com base nos esforccedilos

NEd determinados em funccedilatildeo das aacutereas de influecircncia de cada um tendo-se considerado para ν

o valor de 065

Em que

Ac ndash aacuterea da secccedilatildeo transversal dos pilares

NEd ndash valor de caacutelculo do esforccedilo axial

ν ndash esforccedilo axial reduzido para a combinaccedilatildeo fundamental dos estados limites uacuteltimos

fcd ndash valor de caacutelculo da tensatildeo de rotura do betatildeo agrave compressatildeo

No Quadro 13 estatildeo indicados a geometria dos pilares

Edc

cd

NA

f

(Eq 15)

Figura 12 ndash Identificaccedilatildeo das Vigas da Cobertura

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 5

Quadro 13 - Dimensotildees dos Pilares

Betatildeo C2530

fck= 25 Mpa

Accedilo A500

fyk= 500 Mpa Rec= 3 cm

Pilares H

[m]

Secccedilotildees

Transversais

[m x m]

P11 465 035 x 035

P12 465 035 x 035

P13 465 035 x 035

P14 465 035 x 035

P15 465 035 x 035

P16 465 035 x 035

P17 465 035 x 035

P18 465 035 x 035

P19 465 035 x 035

P110 465 035 x 035

P111 465 035 x 035

P112 465 035 x 035

Na Figura 13 estatildeo identificados em planta todos os pilares

Figura 13 - Identificaccedilatildeo dos Pilares

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

6

114 Muros da Cave

A espessura dos muros da cave foi definida com base nos esforccedilos provenientes do peso

proacuteprio e dos impulsos do terreno tendo-se considerado uma espessura de 025 m para todos

os muros

Quadro 14 - Dimensotildees dos Muros da Cave

Betatildeo C2530

fck = 25 Mpa

Accedilo A500

fyk = 500 Mpa Rec= 3 cm

Muros

da Cave

Lvatildeo

[m]

Secccedilotildees

Transversais

[m x m] p11 335 025 x 185

p12 335 025 x 185

p13 385 025 x 185

p14 398 025 x 185

p15 398 025 x 185

p16 398 025 x 185

p17 398 025 x 185

p18 335 025 x 185

p19 335 025 x 185

p110 385 025 x 185

115 Platibandas

As platibandas foram dimensionadas em funccedilatildeo dos pormenores dos desenhos do projeto

de arquitetura tendo-se considerado secccedilotildees com as dimensotildees de 012 m x 11 m

116 Sapatas

O preacute-dimensionamento das sapatas foi efetuado de modo a garantir que os esforccedilos da

superestrutura fossem inferiores agraves tensotildees admissiacuteveis do terreno de fundaccedilatildeo

De referir que na estrutura deste Edifiacutecio os momentos fletores nas bases dos pilares satildeo

absorvidos diretamente pelas vigas de fundaccedilatildeo razatildeo pela qual as sapatas foram calculadas

soacute para os esforccedilos axiais

As dimensotildees em planta das sapatas Amin foram calculadas pela expressatildeo

Considerou-se para a tensatildeo admissiacutevel no terreno de fundaccedilatildeo 025 MPa

No Quadro 15 indicam-se as dimensotildees das sapatas

(Eq 16) pilar

minadm

NA

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 7

Quadro 15 - Geometria das Sapatas

Betatildeo C2530

fck=25 Mpa

Accedilo A500

fyk=500 Mpa Rec=4 cm

Sapatas H

[m]

Secccedilotildees

Transversais

[m x m]

S11 030 125 x 125

S12 030 125 x 125

S13 03 125 x 125

S14 030 125 x 125

S15 030 125 x 125

S16 030 125 x 125

S17 030 125 x 125

S18 030 125 x 125

S19 030 125 x 125

S110 030 125 x 125

S111 030 125 x 125

S112 030 125 x 125

Na Figura 14 estaacute representada a planta de fundaccedilotildees do Edifiacutecio

Figura 14 - Planta de Fundaccedilotildees

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

8

Elementos Metaacutelicos 12

121 Estrutura de Suporte da Sala Eleacutetrica

O preacute-dimensionamento das estruturas metaacutelicas que servem de suporte aos equipamentos

da Sala Eleacutetrica foi feito com base num poacutertico tipo que se repete de um modo idecircntico ao

longo da estrutura

O esqueleto estrutural inclui as vigas principais IPE100 orientadas segundo as duas

direccedilotildees ortogonais e as vigas secundaacuterias T50x6 colocadas entre as vigas principais

Este esqueleto estaacute apoiado em pilares IPE100 ligados agrave laje teacuterrea

As Figuras 15 16 e 17 mostram duas plantas e um corte tipo das estruturas metaacutelicas

Figura 15 - Planta do Piso Metaacutelico

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 9

Figura 16 - Localizaccedilatildeo dos Pilares Metaacutelicos

Figura 17- Corte Transversal Tipo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

10

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

11

2 MODELACcedilAtildeO ESTRUTURAL

A anaacutelise da estrutura foi efetuada com base num conjunto de modelos de caacutelculo

realizados a partir de um programa de elementos finitos ˝SAP2000˝ versatildeo 17

Os modelos estudados foram definidos a partir da geometria da estrutura que foi preacute-

dimensionada no capiacutetulo anterior

Modelo de Caacutelculo 21

211 Estrutura de Betatildeo Armado

Os modelos foram definidos a partir da geometria da estrutura tendo-se considerado

elementos do tipo ˝barra˝ para simular as vigas e os pilares e elementos do tipo ˝shell-thick˝

para simular as lajes os muros e as platibandas

A laje teacuterrea foi considerada apoiada em apoios elaacutesticos (ver Figura 23)

O caacutelculo da rigidez das molas foi feito com base na aacuterea de influecircncia de cada noacute da

malha tipo da laje teacuterrea para um coeficiente de reaccedilatildeo do solo Ks calculado do seguinte

modo

Em que

Es = 3000 kNm2 (argila muito dura)

B = 1 m

ν = 04 (argila muito dura)

Nas Figuras seguintes representa-se os modelos final da estrutura da Sala Eleacutetrica e do

Posto de Transformaccedilatildeo considerados no ˝SAP2000 ˝

21

ss

EK

B

(Eq 21)

Ks= 35700 kNm3

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

12

212 Estruturas Metaacutelicas

A Figura 24 mostra as estruturas metaacutelicas do piso teacutecnico (cave) cujo pavimento serve de

suporte aos equipamentos eleacutetricos da Sala Eleacutetrica

Figura 22 - Modelo Unifilar - Vistas em 3D

Figura 23 - Laje Teacuterrea

Figura 21 - Modelo Unifilar - Vistas em 3D

2 MODELACcedilAtildeO ESTRUTURAL

Maria Isabel Balboa Antunes 13

Validaccedilatildeo dos Modelos no ˝SAP2000˝ 22

Sempre que possiacutevel procedeu-se agrave verificaccedilatildeo e validaccedilatildeo dos diferentes ficheiros de

dados e de resultados obtidos nas anaacutelises realizadas

A validaccedilatildeo dos diferentes modelos foi feita atraveacutes das seguintes verificaccedilotildees

Comparaccedilatildeo do peso proacuteprio total das estruturas lajes vigas e pilares calculadas a

numa folha em ˝Excel˝ com os resultados obtidos pelo somatoacuterio das cargas verticais

do programa de elementos finitos

Anaacutelise criacutetica das deformaccedilotildees determinadas a partir do ˝SAP2000˝

Verificaccedilatildeo da orientaccedilatildeo dos eixos principais dos diferentes elementos com base nos

sistemas de eixos para os noacutes e para as barras do programa de caacutelculo automaacutetico

Nos Quadros 21 e 22 representam-se alguns dos estudos realizados que serviram para a

validaccedilatildeo dos modelos

Quadro 21 - Peso Proacuteprio dos Elementos Estruturais no modelo ˝SAP2000˝

Elementos Estruturais Peso Proacuteprio

[kN]

P - 035 m x 035 m 1727

V - 03 m x 07 m 3234

L16 4488

L12 1495

P1 - 025 m x 185 m 4605

Peso Total 1555

Figura 24 - Modelo Extrudido da Estrutura do Piso Metaacutelico

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

14

Quadro 22 - Reaccedilotildees Verticais nos Apoios ˝SAP2000˝

Em que

P - 035 m x 035 m ndash pilares

V - 030 m x 070 m ndash vigas

L16 ndash lajes de cobertura com espessuras de 016 m

L12 ndash platibandas com espessuras de 012 m

p1 - 025 m x 185 m ndash parede do muro de fundaccedilatildeo

Identificaccedilatildeo dos

Apoios

Reaccedilotildees Verticais

F3

[kN]

2 1316

3 1007

4 1677

22 664

24 443

26 2150

53 1032

54 1583

55 1668

57 1102

58 145

2349 1454

Peso Total 1555

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

15

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Peso Proacuteprio 31

O peso proacuteprio dos elementos de betatildeo armado e metaacutelicos foi considerado de forma

automaacutetica pelo programa de caacutelculo atraveacutes da introduccedilatildeo das caracteriacutesticas geomeacutetricas e

dos materiais constituintes betatildeo armado e accedilo dos perfis laminados conforme se indica na

Figura 31

Figura 31 - Definiccedilatildeo dos Materiais ˝SAP2000˝

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

16

Restantes Cargas Permanentes 32

Nas Figuras 32 e 33 representam-se as restantes cargas permanentes consideradas

a)

b)

Sobrecargas 33

As sobrecargas que atuam nas estruturas estatildeo indicadas nas Figuras 34 e 35

Figura 32 - Restantes Cargas Permanentes ndash a) Laje da Cobertura (15 kNm2)

b) Laje Teacuterrea (2 kNm2)

Figura 33 - Restantes Cargas Permanentes - Piso Metaacutelico (15 kNm2)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 17

a)

b)

Temperatura 34

A quantificaccedilatildeo das variaccedilotildees uniformes de temperatura consta nos Quadros 31 e 32 e nas

Figuras 36 e 37

Quadro 31 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Negativa ndash Inverno

Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Negativa - Inverno

H

[m]

Tmin

[ordmC]

Tmin(H)

[ordmC]

Tout = Tmin

[ordmC]

Tin

[ordmC]

T

[ordmC]

T0

[ordmC]

ΔTu-

[ordmC]

100 0 -05 -05 18 875 15 -625

Figura 34 - Sobrecargas ndash a) Laje da Cobertura (04 kNm2) b) Laje Teacuterrea (2 kNm

2)

Figura 35 - Sobrecargas ndash Piso Metaacutelico (18 kNm2)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

18

Quadro 32 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Positiva ndash Veratildeo

Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Positiva - Veratildeo

H

[m]

Tmax

[ordmC]

Tmax(H)

[ordmC]

Tout = Tmax + Tcor

[ordmC]

Tin

[ordmC]

T

[ordmC]

T0

[ordmC]

ΔTu+

[ordmC]

100 40 39 41 25 33 15 18

a)

b)

a)

b)

Figura 36 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura nas Coberturas e Platibandas ndash a) VUT+

(18ordm C)

b) VUT

- (- 625ordm C)

Figura 37 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura nas Vigas e nos Pilares ndash a) VUT+

(18ordm C)

b) VUT

- (- 625ordm C)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 19

Vento 35

As accedilotildees provenientes do vento conforme se indica na Figura 38 produzem forccedilas nas

quatro direccedilotildees ortogonais

Wx ndash direccedilatildeo do vento em x com sentido positivo

Wxx ndash direccedilatildeo do vento em x com sentido negativo

Wy ndash direccedilatildeo do vento em y com sentido positivo

Wyy ndash direccedilatildeo do vento em y com sentido negativo

De modo a simplificar a accedilatildeo do vento no modelo em estudo considerou-se para o Edifiacutecio

da Sala Eleacutetrica e do Posto de Transformaccedilatildeo uma geometria em planta retangular

351 Pressatildeo dinacircmica de Pico

No Quadro 33 indicam-se os paracircmetros que permitiram quantificar a accedilatildeo do vento de

acordo com o que foi jaacute indicado na Memoacuteria Descritiva

Figura 38 - Accedilatildeo do Vento

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

20

Quadro 33 - Determinaccedilatildeo da Pressatildeo Dinacircmica de Pico

Paracircmetros de caacutelculo da Pressatildeo Dinacircmica de Pico

Altura de referecircncia h le b ze = 41 m

Valor baacutesico da velocidade de referecircncia do vento Zona A νb0 = 27 ms

Coeficiente de direccedilatildeo cdir = 10

Coeficiente de sazatildeo cseason = 10

Velocidade de referecircncia do vento νb= cdirmiddot cseasonmiddot νb0 νb = 27 ms

Categoria do Terreno II Comprimento de rugosidade z0 = 005 m

Altura miacutenima zmin = 2 m

Altura maacutexima zmax = 200 m

zmin le z le zmax z = 41 m 2 le z le 200

Coeficiente de terreno dependente

do comprimento de rugosidade z0

kr = 019

Coeficiente de rugosidade cr(z) = krmiddot ln(zz0) cr(z) = 0837

Coeficiente de orografia c0(z) = 10

Velocidade meacutedia do vento νm(z) =cr(z)middotc0(z)middotνb νm(z) = 27 ms

Coeficiente de turbulecircncia kI = 10

Intensidade de turbulecircncia

Iv(z) = 023

Massa voluacutemica do ar ρ = 125kgm3

Pressatildeo dinacircmica de pico

qp(z) = 183 kNm2

352 Coeficientes de Pressatildeo nos Alccedilados

Os coeficientes de pressatildeo determinados anteriormente para os alccedilados constam nas figuras

seguintes

119896119903 = 019 ∙ (1199110

1199110119868119868)

007

Iv(z) = 119896119868

119888119900(119911) middot ln (1199111199110

)

119902119901(z) = [1 + 7119868119907(119911)] middot1

2middot 120588 middot 1205841198982(119911)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 21

Coeficientes de Pressatildeo Exteriores

a)

b)

a)

b)

Coeficientes de Pressatildeo Interiores

Na Figura 311 estatildeo indicados os coeficientes de pressatildeo interiores (pressotildees e succcedilotildees)

a)

b)

Figura 39 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores nos Alccedilados ndash a) Wx b) Wxx

Figura 310 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores nos Alccedilados - a) Wy b) Wyy

Figura 311 - Coeficientes de Pressatildeo Interior - a) 1ordm Caso - Pressatildeo b) 2ordm Caso - Succcedilatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

22

Coeficientes de Pressatildeo Resultantes

Para cada direccedilatildeo e sentido da accedilatildeo do vento foram considerados duas hipoacuteteses para os

coeficientes de pressatildeo interiores (pressotildees e succcedilotildees) que em conjunto com os coeficientes

de pressatildeo exteriores originam oito hipoacuteteses diferentes para as accedilotildees do vento

Nas figuras seguintes indicam-se os coeficientes de pressatildeo resultantes

a)

b)

a)

b)

353 Accedilatildeo do Vento nos Pilares

A partir da pressatildeo dinacircmica de pico e dos coeficientes de pressatildeo nos alccedilados

determinaram-se as forccedilas do vento nos pilares com base nas larguras de influecircncia dos

Figura 312 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes ndashAlccedilados Wx Wxx - a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

Figura 313 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes ndashAlccedilados Wy Wyy - a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 23

mesmos obtendo-se assim os valores das forccedilas distribuiacutedas que se encontram resumidos nos

Quadros 34 a 37

Sendo

Fw ndash forccedila da accedilatildeo do vento

cpResultante ndash coeficiente de pressatildeo resultante

Linfluecircncia ndash largura de influecircncia dos pilares

FwdistPilar ndash forccedila distribuiacuteda no pilar

B ndash alccedilado de barlavento

S ndash alccedilado de sotavento

LE ndash alccedilado lado esquerdo

LD ndash alccedilado lado direito

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

24

Quadro 34 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo x

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wx

Wx1 (1ordf Hipoacutetese) Wx2 (2 ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm] Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -05 -04 P1 12 05 -05 -19 -19 E 00 00 P1 12 10 00 -12 -12

A -14 -12 P2 32 14 -14 -28 -28 A -09 -07 P2 32 26 00 -14 -14

B -10 -08 P3 398 17 -18 -30 -30 B -05 -04 P3 398 33 00 -15 -15

C -07 -06 P4 20 09 -09 -11 -11 C -02 -02 P4 20 165 00 -03 -03

Quadro 35 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo xx

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wxx

Wxx1 (1 ordf Hipoacutetese) Wxx2 (2 ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm] Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -05 -04 P1 12 05 -05 -22 -22 E 00 00 P1 12 10 00 -14 -14

A -14 -12 P2 32 14 -14 -30 -30 A -09 -07 P2 32 26 00 -15 -15

B -10 -08 P3 398 17 -18 -28 -28 B -05 -04 P3 398 33 00 -14 -14

C -07 -06 P4 20 09 -09 -10 -10 C -02 -02 P4 20 16 00 -028 -03

Quadro 36 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo y

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wy

Wy1 (1ordf Hipoacutetese) Wy2 (2ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm] Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -06 -05 P1 17 07 -08 -23 -23 E 00 00 P1 17 14 00 -15 -15

A -14 -12 P2 335 15 -15 -33 -33 A -09 -07 P2 335 28 00 -16 -16

B -10 -08 P3 36 16 -164 -26 -26 B -05 -04 P3 36 30 00 -13 -13

C -07 -06 P4 19 08 -09 -07 -07 C -02 -02 P4 19 16 00 -02 -02

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 25

Quadro 37 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo yy

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wyy

Wyy1 (1ordf Hipoacutetese) Wyy2 (2ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -06 -05 P1 17 07 -08 -14 -14 E 00 00 P1 17 14 00 -09 -09

A -14 -12 P2 335 15 -15 -26 -26 A -09 -07 P2 335 28 00 -13 -13

B -10 -08 P3 36 16 -16 -33 -33 B -05 -04 P3 36 30 00 -16 -16

C -07 -06 P4 19 08 -09 -12 -12 C -02 -02 P4 19 16 00 -03 -03

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

26

354 Accedilatildeo do Vento nas Platibandas

Para a determinaccedilatildeo das forccedilas resultantes exercidas sobre as platibandas foram

considerados por simplificaccedilatildeo os mesmos valores dos coeficientes de pressatildeo exteriores dos

alccedilados

Em relaccedilatildeo aos valores dos coeficientes de pressatildeo interiores apenas foram considerados os

valores positivos (cpi = +02) por questotildees de seguranccedila

355 Coeficientes de Pressatildeo na Cobertura

Nas Figuras 314 a 317 estatildeo indicados os coeficientes de pressatildeo para as direccedilotildees do

vento na cobertura

Coeficientes de Pressatildeo Exteriores

Figura 314 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores Wx - Cobertura

Figura 315 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores Wxx - Cobertura

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 27

Coeficientes de Pressatildeo Interiores

Os coeficientes de pressatildeo interiores foram jaacute indicados em 352

Coeficientes de Pressatildeo Resultantes

Na zona da cobertura foram tambeacutem considerados oito hipoacuteteses para a accedilatildeo do vento em

funccedilatildeo das diferentes direccedilotildees sentidos e coeficientes de pressatildeo exteriores e interiores

Os coeficientes de pressatildeo resultantes estatildeo indicados nas Figuras 318 e 319 e nos

Quadros 38 e 39

Figura 317 - Coeficientes de Pressatildeo Exterior Wyy - Cobertura

Figura 316 - Coeficientes de Pressatildeo Exterior Wy - Cobertura

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

28

a)

b)

a)

b)

Quadro 38 - Accedilatildeo do Vento na Cobertura nas Direccedilotildees x e xx

Wx Wxx

1ordf Hipoacutetese 2ordf Hipoacutetese

Zonas hhp qp(z) cscd cpResultante Fw

[kNm2]

cpResultante Fw

[kNm2]

F

0367 08268 1

-03 -02 -080 -07

G -03 -02 -075 -06

H -05 -04 -10 -08

I 00 00 -05 -04

Figura 318 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes - Cobertura Wx Wxx ndash a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

Figura 319 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes - Cobertura Wy Wyy ndash a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 29

Quadro 39 - Accedilatildeo do Vento na Cobertura nas Direccedilotildees y e yy

Wy Wyy

1ordf Hipoacutetese 2ordf Hipoacutetese

Zonas hhp qp(z) cscd cpResultante Fw

[kNm2]

cpResultante Fw

[kNm2]

F

0367 08268 1

-03 -02 -080 -07

G -03 -02 -075 -06

H -05 -04 -10 -08

I 00 00 -05 -04

Sismo 36

A accedilatildeo siacutesmica foi realizada a partir dos espectros de resposta segundo o EC8 previstos

para o territoacuterio nacional para o concelho onde o edifiacutecio iraacute ser construiacutedo

O Quadro 310 indica alguns dos paracircmetros necessaacuterios no caacutelculo dos espectros de

resposta

Quadro 310 - Determinaccedilatildeo dos Espectros de Resposta de Caacutelculo

Paracircmetros de Espectros de

Resposta de Caacutelculo

Accedilatildeo Siacutesmica

Tipo 1

Accedilatildeo Siacutesmica

Tipo 2

Tipo de Terreno B B

Zona Siacutesmica 12 23

Classe de Importacircncia II II

γI 1 1

agR (ms2) 2 17

ag (ms2) 2 17

Smaacutex 135 135

TB(s) 01 01

TC(s) 06 025

TD(s) 20 20

12 13

ξ () 5 5

η 1 1

q 15 15

β 02 02

2 2

maxmax

1 ms 4 ms

1= 1

3

g

g

a

SS S a

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

30

Considerando o valor recomendado de β igual a 02 e os paracircmetros definidos

anteriormente foi possiacutevel definir os espectros de resposta horizontais elaacutesticos representados

na Figura 320

Figura 320 - Espetros de Caacutelculo para Accedilotildees Siacutesmicas do Tipo 1 e 2

No programa de elementos finitos que serviu para o estudo da accedilatildeo siacutesmica introduziram-

se em ficheiros ˝txt˝ as funccedilotildees espetrais de caacutelculo para as accedilotildees siacutesmicas do Tipo 1 e 2

conforme se indica na Figura 320

As combinaccedilotildees das accedilotildees siacutesmicas horizontais estatildeo de acordo com a Claacuteusula sect43351

(3) da NP EN 1998-1 tendo-se considerado que as componentes horizontais U1 e U2 atuam

simultaneamente combinadas segundo os seguintes criteacuterios

Em que

+ ndash significa a combinar com

EEdx ndash representa os esforccedilos devidos agrave aplicaccedilatildeo da accedilatildeo siacutesmica segundo x

EEdy ndash representa os esforccedilos devidos agrave aplicaccedilatildeo da mesma accedilatildeo siacutesmica segundo y

000

050

100

150

200

250

300

350

400

450

0 05 1 15 2 25 3 35 4

Sd

[ms

2]

T

[s]

Espetros de Caacutelculo Tipo 1 e 2 (5 de amortecimento)

Accedilatildeo Siacutesmica Tipo 1

Accedilatildeo Siacutesmica Tipo 2

03Ed X Ed YE E (Eq 31)

03 Ed X Ed YE E (Eq 32)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 31

A partir da funccedilatildeo ˝mass source˝ do SAP2000 foram definidas as massas consideradas

na anaacutelise siacutesmica que incluiacuteram as restantes cargas permanentes e as sobrecargas sendo que

as sobrecargas foram multiplicadas pelo coeficiente ψ2

A resposta dinacircmica da estrutura foi obtida a partir de uma anaacutelise modal tendo-se

considerado o nuacutemero de modos de vibraccedilatildeo necessaacuterios de modo a obterem-se fatores de

participaccedilatildeo modais superiores a 90 nas duas direccedilotildees principais x e y

Apresentam-se nas Figuras 321 a 324 os modos com maior participaccedilatildeo de massa

1ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (y-y) 125

f = 165 Hz

T = 0605 s

4ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (y-y) 484

f = 52 Hz

T = 019 s

Figura 321 - 1ordm Modo de Vibraccedilatildeo

5ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (x-x) 47

f = 62 Hz

T = 0605 s

90ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (y-y) 19

f = 384 Hz

T = 003 s

Figura 322 - 4ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 321 - 1ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 324 - 90ordm Modo de Vibraccedilatildeo Figura 323 - 5ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 322 - 4ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 323 - 5ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 324 - 90ordm Modo de Vibraccedilatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

32

Impulso das Terras 37

Os impulsos das terras foram simulados atraveacutes de uma carga triangular aplicada nos

muros da cave que delimitam o Edifiacutecio em todo o periacutemetro (ver Figura 325)

Figura 325 - Impulsos de terreno nos muros da cave

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

33

4 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA DE BETAtildeO ARMADO

Para o dimensionamento dos elementos de betatildeo armado foram retirados os esforccedilos do

modelo de caacutelculo e calculadas as armaduras longitudinais e transversais das lajes vigas

pilares e sapatas segundo os criteacuterios de dimensionamento definidos na Memoacuteria Descritiva

As lajes e as vigas foram dimensionadas a partir de tabelas elaboradas em folhas de caacutelculo

em ˝Excel˝ realizadas para este Projeto tendo-se utilizado tambeacutem o software de caacutelculo

˝Gala Reinforcement˝ para o dimensionamento orgacircnico das platibandas dos pilares e dos

muros da cave

Lajes 41

De um modo geral as lajes que constituem os pavimentos dos edifiacutecios soacute satildeo

dimensionadas para cargas verticais perpendiculares ao seu plano meacutedio sendo a resistecircncia

agraves accedilotildees horizontais garantida pelo esqueleto estrutural dos pilares e das vigas

411 Dimensionamento

O dimensionamento das lajes foi feito a partir dos esforccedilos envolventes de caacutelculo

determinados nas duas direccedilotildees principais para as combinaccedilotildees de accedilotildees mais desfavoraacuteveis

dos estados limites uacuteltimos

Os eixos principais das lajes satildeo os indicados na Figura 41

Figura 41 - Eixos Locais das Lajes

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

34

Os esforccedilos finais dos momentos de caacutelculo foram obtidos a partir dos seguintes criteacuterios

de combinaccedilatildeo

M11 ge 0 M+

Ed11 = M11 + |M12|

M11 lt 0 M-Ed11 = M11 - |M12|

M22 ge 0 M+

Ed22 = M22 + |M12|

M22 lt 0 M-Ed22 = M22 - |M12|

412 Lajes da Cobertura

4121 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Flexatildeo

Nas figuras seguintes satildeo indicados os momentos positivos e negativos para as

combinaccedilotildees envolventes mais desfavoraacuteveis das lajes da cobertura determinados no modelo

desenvolvido no ˝SAP2000˝

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 42 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 35

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Para as armaduras de flexatildeo respeitaram-se os criteacuterios de dimensionamento indicados na

Memoacuteria Descritiva

O Quadro 41 indica todos os paracircmetros e expressotildees necessaacuterias ao dimensionamento das

lajes do Edifiacutecio

Figura 43 - M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 44 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

36

Materiais

Armaduras de Flexatildeo Principais Armaduras de Distribuiccedilatildeo C2530

fck = 25 Mpa

b = 1m

h = 016 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 3 cm

d = 013 m

Lajes Combinaccedilotildees MEd

[kNmm] μ

ω Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras 02 As

[cm2m]

Asadotadodist

[cm2m]

Armaduras

L11 Env_ELU

M11Ed+ 3 0011 0011 053 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -15 0005 0005 027 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 25 0009 0009 044 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -5 0018 0018 089 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

L12 Env_ELU

M11Ed+ 8 0028 0029 144 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -5 0018 0018 089 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

L13 Env_ELU

M11Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -2 0007 0007 036 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -65 0023 0023 116 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

L14 Env_ELU

M11Ed+ 8 0028 0029 144 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -7 0025 0025 125 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

Quadro 41 - Armaduras de Flexatildeo das Lajes da Cobertura

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 37

4122 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Esforccedilo Transverso

O dimensionamento ao esforccedilo transverso das lajes da cobertura foi realizado com base

nos esforccedilos envolventes mais condicionantes tendo em a conta a resistecircncia do betatildeo ao

corte

Esforccedilos de Caacutelculo V23 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

O Quadro 42 resume as verificaccedilotildees realizadas para o esforccedilo transverso

Figura 45 - V23 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Transversos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

38

4123 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo de Fendilhaccedilatildeo

Em lajes com traccedilotildees axiais pouco significativas dispensa-se a verificaccedilatildeo da fendilhaccedilatildeo

4124 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo de Deformaccedilatildeo

As deformaccedilotildees maacuteximas em todas as lajes da cobertura satildeo inferiores agrave deformaccedilatildeo

admissiacutevel (δ lt L250)

413 Laje Teacuterrea

4131 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Flexatildeo

Os esforccedilos de caacutelculo para a determinaccedilatildeo das armaduras de flexatildeo satildeo os indicados nas

Figuras 46 a 48

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck =25 Mpa

b = 1m

h = 016 m

A500

fyk = 500Mpa

Rec= 3 cm

d = 013 m

Lajes Combinaccedilatildeo VEd

[kN] CRdc k ρ1 k1 σcp νmin

VRdc

[kN] Obs

L11 Env_ELU VEd23

+ 14 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -7 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

L12 Env_ELU VEd23

+ 41 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -33 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

L13 Env_ELU VEd23

+ 38 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -30 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

L14 Env_ELU

VEd23+ 25 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -11 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

Quadro 42 - Verificaccedilatildeo de Esforccedilo Transverso das Lajes da Cobertura

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 39

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 46 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 47 - M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

40

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

No Quadro 43 resume-se o dimensionamento da laje teacuterrea

Figura 48 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 41

Materiais

Armaduras de Flexatildeo Principais Armaduras de Distribuiccedilatildeo C2530

fck = 25 Mpa

b = 1 m

h = 015 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 011 m

Lajes Combinaccedilotildees MEd

[kNm] 120641

120654

Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras 02 As

[cm2m]

Asadotadodist

[cm2m]

Armaduras

LT1 Env_ELU

M11Ed+ 5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

M11Ed- -5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

M22Ed+ 5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

M22Ed- -5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

Quadro 43 - Armaduras de Flexatildeo da Laje Teacuterrea

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

42

4132 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Esforccedilo Transverso

As figuras seguintes representam os diagramas das envolventes mais desfavoraacuteveis do

esforccedilo transverso empregues na verificaccedilatildeo de seguranccedila das lajes

Esforccedilos de Caacutelculo V23 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo V13 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

No Quadro 44 eacute feita a verificaccedilatildeo de seguranccedila da laje ao esforccedilo transverso

Figura 410 - V13 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Eforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Eforccedilos Transversos Negativos

Figura 49 - V23 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Eforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Eforccedilos Transversos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 43

Platibandas 42

421 Dimensionamento

O dimensionamento foi realizado tendo-se considerado os momentos fletores M11 M22 e

M12 e os esforccedilos axiais F11 e F22 de caacutelculo tendo as armaduras sido calculadas com recurso

ao ˝GaLa Reinforcement˝ a partir de aacutebacos de flexatildeo composta

A Figura 411 indica os eixos das lajes das platibandas

422 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Verticais e Horizontais

Nas Figuras seguintes estatildeo indicados esforccedilos das combinaccedilotildees envolventes maacuteximas e

miacutenimas de caacutelculo

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 1 m

h = 015 m

A500

fyk= 500Mpa

Rec= 4 cm

d = 011 m

Lajes Combinaccedilatildeo VEd

[kN] CRdc k ρ1 k1 σcp νmin

VRdc

[kN] Obs

LT1 Env_ELU VEd23

+ 23 012 2 0001 015 0 049 544 Verifica

VEd23- -13 012 2 0001 015 0 049 544 Verifica

Quadro 44 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila ao Esforccedilo Transverso da Laje Teacuterrea

Figura 411 - Eixos Locais das Platibandas

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

Alccedilado Tardoz Alccedilado Esquerdo

Alccedilado Direito Alccedilado Frontal

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

44

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 412 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 413 ndash M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 414 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 45

Esforccedilos de Caacutelculo F11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo F22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Armaduras horizontais e verticais

Na Figura 417 indica-se as armaduras resultantes dos caacutelculos efetuados

Figura 415 - F11 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 416 - F22 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 417 - Corte Transversal Tipo das Platibandas

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

46

423 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo da Fendilhaccedilatildeo

A fendilhaccedilatildeo foi tambeacutem analisada tendo-se constatado que as aberturas satildeo inferiores aos

maacuteximos regulamentares

Muros 43

431 Dimensionamento

O dimensionamento das paredes dos muros foi feito aos Estados Limites Uacuteltimos e de

Utilizaccedilatildeo tendo-se considerado os momentos fletores M11 M22 e M12 e os esforccedilos axiais F11

e F22 de caacutelculo

Na Figura 418 indica-se os eixos locais dos muros da cave

432 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Verticais e Horizontais

Nas Figuras 419 a 423 estatildeo indicados os esforccedilos das combinaccedilotildees envolventes maacuteximas

e miacutenimas necessaacuterios no caacutelculo das armaduras dos muros da cave

Figura 418 - Eixos Locais dos Muros da Cave

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

Alccedilado Esquerdo Alccedilado Tardoz

Alccedilado Direito Alccedilado Frontal

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 47

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

a)

b)

Figura 419 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 421 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 420 - M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

48

Esforccedilos de Caacutelculo F11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

Esforccedilos de Caacutelculo F22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Dimensionamento Orgacircnico

As paredes dos muros comportam-se como vigas-paredes e as armaduras satildeo as indicadas

na Figura 424

a) b)

Figura 423 - F22 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 422 - F11 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 424 - Identificaccedilatildeo das armaduras dos muros

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 49

Simbologia

As aacutereas das armaduras horizontais e verticais dos muros foram calculadas

independentemente nas duas direccedilotildees a partir dos esforccedilos de caacutelculo F11 + M11 e F22 + M22

tal como mostram os aacutebacos das Figuras 425 a 428

Muros do Alccedilado Frontal

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

Armaduras Muros do Alccedilado Lateral Direito

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

ndash Armaduras horizontais superiores e inferiores

ndash Armaduras horizontais

ndash Armaduras verticais

Figura 425 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Frontal

Figura 426 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Lateral Direito

B A+C

B A+C

A

B

C

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

50

Muros do Alccedilado Lateral Esquerdo

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

Muros do Alccedilado Tardoz

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

No Quadro 45 indica-se um quadro resumo das armaduras dos muros

Figura 427 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Lateral Esquerdo

Figura 428 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Tardoz

B

B

A+C

A+C

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 51

Quadro 45 - Armaduras dos Muros

Materiais

Armaduras

Armaduras C2530

fck = 25Mpa

b = 012 m

h = 11 m

A500

fyk =500Mpa

Rec = 4cm

d = 181m

Secccedilotildees Faces

Esforccedilos

de

Caacutelculo

Ashmin

[cm2m]

Ashadotada

[cm2m]

Armaduras

Esforccedilos

de

Caacutelculo

Asvmin

[cm2m]

Asv adotada

[cm2m] Armaduras

Alccedilado

Frontal

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

Alccedilado

Lateral

Direito

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

Alccedilado

Esquerdo

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

Alccedilado

Tardoz

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

433 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Transversais

As figuras seguintes representam os diagramas de esforccedilos transversos mais desfavoraacuteveis

de todos os muros na verificaccedilatildeo ao esforccedilo transverso

Esforccedilos de Caacutelculo V23 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 429 - V23 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Transversos Negativos

B A+C

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

52

Esforccedilos de Caacutelculo V13 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

O Quadro seguinte apresenta a verificaccedilatildeo do esforccedilo transverso resistente maacuteximo das

paredes dos muros

Quadro 46 - Verificaccedilatildeo do Esforccedilo Transverso Resistente Maacuteximo

Materiais

Esforccedilo Transverso Resistente Maacuteximo

C2530

fck= 25 Mpa

b = 025m

h= 185 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 181 m

Muros Combinaccedilatildeo VEd

[kN] acw ν

θ [deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

p1 ENV_ELU 70 1 054 45 1833 Verifica

Na Figura 431 indica-se as armaduras adotadas na secccedilatildeo das paredes dos muros

Figura 431 - Armaduras das Paredes

Figura 430 - V13 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Transversos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 53

434 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo da Fendilhaccedilatildeo

O controlo da fendilhaccedilatildeo foi realizado atraveacutes do programa ˝Gala Reinforcement˝ tendo-

se determinado as dimensotildees maacuteximas das fendas com base nos esforccedilos mais

condicionantes

Em que

es ndash extensatildeo meacutedia dos varotildees

ec ndash extensatildeo do betatildeo

Srm ndash espaccedilamento meacutedio entre fendas

Wm ndash espessura meacutedia das aberturas ao eixo dos varotildees

Wk ndash espessura de caacutelculo das aberturas ao eixo dos varotildees

Ws ndash espessura de caacutelculo das aberturas agrave face da secccedilatildeo

Vigas da Cobertura 44

441 Dimensionamento

O dimensionamento orgacircnico foi realizado a partir de folhas de caacutelculo em ˝Excel˝

recorrendo tambeacutem ao software ˝Gala Reinforcement˝ com base nos esforccedilos de caacutelculo

A Figura 433 indica os eixos locais das vigas

Figura 432 - Controlo de Fendilhaccedilatildeo nos Muros (025 m x 185 m)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

54

442 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Flexatildeo

O dimensionamento em relaccedilatildeo ao estado limite uacuteltimo de flexatildeo de todas as vigas estaacute

resumido no Quadro 47

Na Figura 434 representa-se os diagramas dos momentos fletores referentes agraves

envolventes das combinaccedilotildees de accedilotildees mais desfavoraacuteveis

Figura 434 - Envolvente dos Momentos Fletores das Vigas da Cobertura

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

Figura 433 - Eixos Locais das Vigas

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 55

Materiais

Armaduras de Flexatildeo das Vigas da Cobertura C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Combinaccedilatildeo

MEd

[kNm] μ ω

Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras

V11 385

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-4709 00216 00219 166 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1539 00071 00071 054 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -4858 00223 00226 171 268 84 339 3ϕ12

V121 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-7596 00349 00355 269 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1763 00081 00081 062 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5770 00265 00269 204 268 84 339 3ϕ12

V122 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6023 00277 00280 213 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1229 00099 00100 076 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5770 00284 00288 218 268 84 339 3ϕ12

V123 385

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6023 00277 00280 213 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1027 00047 00047 036 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7846 00360 00367 279 268 84 339 3ϕ12

V131 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-5766 00265 00268 204 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1828 00084 00084 064 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7890 00362 00369 280 268 84 339 3ϕ12

V132 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6177 00284 00288 218 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1262 00058 00058 044 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5766 00265 00268 204 268 84 339 3ϕ12

V133 385

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-8000 00367 00374 284 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 2164 00099 00100 076 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -6177 00284 00288 218 268 84 339 3ϕ12

Quadro 47 - Vigas da Cobertura ndash Armaduras de Flexatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

56

Materiais

Armaduras de Flexatildeo das Vigas da Cobertura C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Combinaccedilatildeo

MEd

[kNm] μ ω

Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras

V141 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-9032 00415 00424 322 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1929 00089 00089 068 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7213 00331 00337 256 268 84 339 3ϕ12

V142 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-7213 00331 00337 256 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1930 00089 00089 068 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -9120 00419 00428 325 268 84 339 3ϕ12

V15 796

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6028 00277 00281 213 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 9169 00421 00430 327 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5622 00258 00262 199 268 84 339 3ϕ12

V161 796

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-11961 00549 00565 429 268 84 452 4ϕ12

12Vatildeo 9150 00420 00429 326 268 84 452 4ϕ12

Apoio Direito -5176 00238 00241 183 268 84 452 4ϕ12

V162 241

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-5694 00261 00265 201 268 84 452 4ϕ12

12Vatildeo -3294 00151 00152 116 268 84 452 4ϕ12

Apoio Direito -11961 00549 00565 429 268 84 452 4ϕ12

V171 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-7325 00336 00342 260 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1723 00079 00079 060 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -6465 00297 00301 229 268 84 339 3ϕ12

V172 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6465 00297 00301 229 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 961 00044 00044 034 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5271 00242 00245 186 268 84 339 3ϕ12

V173 241

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-5271 00242 00245 186 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 502 00023 00023 018 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7007 00322 00327 248 268 84 339 3ϕ12

Quadro 47 - Vigas da Cobertura ndash Armaduras de Flexatildeo (cont)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 57

443 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Esforccedilo Transverso

O dimensionamento das armaduras de corte foi realizado com base na envolvente dos

esforccedilos transversos maacuteximos indicada na Figura 435 a partir de um conjunto de folhas de

caacutelculo em ˝Excel˝

Os resultados estatildeo indicados nos Quadros 48 e 49

Materiais

Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Comb

VEd

[kN]

acw ν θ

[deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

V11 385

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-4766 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 1522 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 4526 1 054 45 802 Verifica

V121 335

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6468 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo -2996 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6141 1 054 45 802 Verifica

V122 335

Apoio

Esquerdo ENV_

ELU

-5624 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2199 1 054 45 802 Verifica

Apoio Direito 5553 1 054 45 802 Verifica

V123 385

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6093 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2494 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 7081 1 054 45 802 Verifica

Quadro 48 - Dimensionamento ao Esforccedilo Transverso das Vigas da Cobertura

Figura 435 - Envolvente dos Esforccedilos Transversos das Vigas da Cobertura

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

58

Materiais

Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Comb

VEd

[kN]

acw ν θ

[deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

V131 335

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6129 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 3131 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6738 1 054 45 802 Verifica

V132 335

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-647 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2234 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 5427 1 054 45 802 Verifica

V133 385

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-7593 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 1998 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6288 1 054 45 802 Verifica

V141 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-7895 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2203 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 7624 1 054 45 802 Verifica

V142 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-7592 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2305 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 7927 1 054 45 802 Verifica

V15 796

Apoio

Esquerdo ENV_

ELU

-5985 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo -693 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6202 1 054 45 802 Verifica

V161 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-10117 1 054 46 802 Verifica

12Vatildeo -10996 1 054 47 802 Verifica

Apo Direito 6350 1 054 48 802 Verifica

V162 241

Ap Esquerdo ENV_

ELU

5268 1 054 49 802 Verifica

12Vatildeo -684 1 054 50 802 Verifica

Ap Direito 8788 1 054 51 802 Verifica

V171 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6557 1 054 52 802 Verifica

12Vatildeo -1933 1 054 53 802 Verifica

Ap Direito 6997 1 054 54 802 Verifica

V172 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6399 1 054 55 802 Verifica

12Vatildeo -1365 1 054 56 802 Verifica

Ap Direito 4762 1 054 57 802 Verifica

V173 241

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6328 1 054 58 802 Verifica

12Vatildeo -4398 1 054 59 802 Verifica

Ap Direito 6576 1 054 60 802 Verifica

Quadro 48 - Dimensionamento ao Esforccedilo Transverso das Vigas da Cobertura (cont)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 59

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas Secccedilotildees Combinaccedilatildeo ρwmin

min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m] max

swA

s

[cm2m]

sw

adoptado

A

s

[cm2m]

Nordm

Ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m)]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

slmaacutex

[mm]

stmaacutex

[mm] Estribos

V11

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 185 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 059 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 175 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V121

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 250 3105 250 2 13 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 116 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 238 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V122

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 218 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 085 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 215 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V123

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 236 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 097 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 274 3105 274 2 14 201 495 495 ϕ8025

V131

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 237 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 121 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 261 3105 261 2 13 201 495 495 ϕ8025

V132

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 251 3105 251 2 13 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 087 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 210 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V133

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 294 3105 294 2 15 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 077 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 243 3105 243 2 12 201 495 495 ϕ8025

Quadro 49 - Armaduras de Esforccedilo Transverso nas Vigas da Cobertura

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

60

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck= 25 Mpa

b= 03 m

h= 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas Secccedilotildees Combinaccedilatildeo ρwmin min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m]

max

swA

s

[cm2m

]

sw

adoptado

A

s

[cm2m]

Nordm

ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m

]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

slmaacutex

[mm]

stmaacutex

[mm] Estribos

V141

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 306 3105 306 2 15 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 085 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 295 3105 295 2 15 201 495 495 ϕ8025

V142

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 294 3105 294 2 15 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 089 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 307 3105 307 2 15 201 495 495 ϕ8025

V15

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 232 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 027 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 240 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V161

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 406 3105 406 2 20 251 495 495 ϕ802

12Vatildeo 00008 240 046 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 273 3105 273 2 14 201 495 495 ϕ8025

V162

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 235 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 032 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 420 3105 420 2 21 251 495 495 ϕ8025

V171

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 325 3105 325 2 16 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 099 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 373 3105 373 2 19 201 495 495 ϕ8025

V172

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 354 3105 354 2 18 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 078 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 284 3105 284 2 14 201 495 495 ϕ8025

Quadro 49 - Armaduras de Esforccedilo Transverso nas Vigas da Cobertura (cont)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 61

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4cm

d = 066 m

Vigas Secccedilotildees Combinaccedilatildeo ρwmin

min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m]

max

swA

s

[cm2m]

sw

adoptado

A

s

[cm2m]

nordm ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

slmaacutex

[mm]

stmaacutex

[mm]

Estribos

V173

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 392 3105 392 2 20 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 283 3105 283 2 14 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 441 3105 441 2 22 251 495 495 ϕ8025

Quadro 49 - Armaduras de Esforccedilo Transverso nas Vigas da Cobertura (cont)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

62

444 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo - Fendilhaccedilatildeo

O dimensionamento aos estados limites de fendilhaccedilatildeo foi efetuado aplicando os criteacuterios

do EC2 atraveacutes de uma folha de caacutelculo em ˝Excel˝ e recorrendo tambeacutem ao software ˝Gala

Reinforcement˝

Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo

Materiais

Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo C2530

fck = 25 Mpa

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

Viga Combinaccedilatildeo fcteff

[MPa] kc k

Act

[cm2m]

Asmins

[cm2m]

V030mx070m ENV_ELU 26 04 1 1050 218

Conclusatildeo Todas as armaduras longitudinais das vigas da cobertura tecircm armaduras

superiores agrave armadura miacutenima de fendilhaccedilatildeo

Espaccedilamentos Maacuteximos dos Varotildees

O limite maacuteximo de abertura de fendas wmax natildeo pode ser superior a 03 mm uma vez que

todas as vigas satildeo da classe de exposiccedilatildeo XC2

A verificaccedilatildeo das aberturas das fendas foi realizada nas secccedilotildees dos apoios das vigas

Na Figura 436 estaacute indicada a verificaccedilatildeo para a secccedilatildeo mais desfavoraacutevel de uma das

vigas tendo-se verificado que a abertura maacutexima eacute de 0279 mm inferior ao valor maacuteximo

admissiacutevel

445 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Deformaccedilatildeo

Uma vez que as vigas foram dimensionadas de modo a satisfazerem os limites vatildeoaltura

de acordo com o EC2 considera-se que as flechas natildeo excedem os limites estabelecidos

Quadro 410 - Vigas de Coberturas - Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo

Figura 436 - Estado Limite de Fendilhaccedilatildeo na Secccedilatildeo do Apoio de uma das Vigas

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 63

Nota Em relaccedilatildeo agraves vigas de fundaccedilatildeo do Edifiacutecio o dimensionamento encontra-se no Anexo I

Pilares 45

451 Dimensionamento

Os pilares foram dimensionados a partir da anaacutelise direta dos ficheiros de resultados dos

esforccedilos NEdx + MEy + MEdz para as combinaccedilotildees mais desfavoraacuteveis determinados no

˝SAP2000˝ em relaccedilatildeo aos estados limites uacuteltimos

O dimensionamento orgacircnico foi feito com recurso agraves expressotildees das secccedilotildees sujeitas agrave

flexatildeo desviada com compressatildeo e ou traccedilatildeo a partir do software ˝Gala Reinforcement˝

considerando para os materiais o betatildeo da classe C2530 e o accedilo das armaduras ordinaacuterias

A500NR

De modo a facilitar o dimensionamento dos pilares criaram-se diferentes grupos com base

nos esforccedilos da mesma ordem de grandeza

a)

b)

Pilares Grupos

Secccedilotildees

[m x m] h

[m] a b

P11

A

035 035 185

P12 035 035 185

P13 035 035 185

P14 035 035 185

P15

B

035 035 185

P16 035 035 185

P17 035 035 185

P18 035 035 185

P19 C

035 035 185

P110 035 035 185

P111 D

035 035 185

P112 035 035 185

Figura 437 - Identificaccedilatildeo dos Grupos de Pilares ndash a) Vista em 3D b) Vista em Planta

Quadro 411 - Grupos e Geometria dos Pilares

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

64

452 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Longitudinais

O dimensionamento foi realizado de modo a verificar se os esforccedilos de caacutelculo para as

combinaccedilotildees de accedilotildees dos estados limites uacuteltimos mais condicionantes eram inferiores agrave

capacidade resistente das secccedilotildees previamente arbitradas (geometria e armaduras)

Os quadros e graacuteficos seguintes resumem o estudo das secccedilotildees dos diferentes grupos de

pilares a partir dos esforccedilos determinados no ˝SAP2000˝ tendo-se recorrido ao ˝Gala

Reinforcement˝ e tambeacutem a folhas elaboradas em ˝Excel˝ para as diferentes verificaccedilotildees

Pilares do Grupo A

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

Quadro 413 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo A

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 1587 kN (Compressatildeo)

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 2315 kN (Compressatildeo)

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wxx2) -15870 4007 1825

ELUT+

(Wy2) -23154 1643 712

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armadura

adotada

035 m x 035 m 245 905 49 8ϕ12

Figura 438 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N= - 1587 kN b) N= - 2315 kN

Quadro 412 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo A

Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 65

Pilares do Grupo B

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

Quadro 415 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo B

Pilares do Grupo C

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 804 kN (Compressatildeo)

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wxx1) -8040 -2080 3922

ELUT+(Wyy1) -10220 -3626 -3583

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armadura

adotada

035 m x 035 m 245 905 49 8ϕ12

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wyy1) -14467 -1189 1836

ELUE1y -10730 7014 1452

Quadro 414 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo B

Figura 439 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 804 kN b) N = - 1022 kN

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100M

z

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 1022 kN (Compressatildeo)

Quadro 416 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo C

Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

66

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

Quadro 417 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo C

Pilares do Grupo D

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armadura

adotada

035 m x 035 m 245 1257 49 4ϕ16+4ϕ12

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wyy1) -11142 -1273 -2928

ELUE1y -9015 1804 937

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 1073 kN (Compressatildeo)

Quadro 418 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo D

Figura 441 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 11142 kN b) N = - 9015 kN

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 mx 035m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 11142 kN (Compressatildeo)

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 mx 035m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 9015 kN (Compressatildeo)

-80

-40

0

40

80

-80 -40 0 40 80

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 14467 kN (Compressatildeo)

Figura 440 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 14467 kN b) N = - 1073 kN

Capacidade

Resistente Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 67

Quadro 419 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo D

Nota As armaduras consideradas para todos os pilares verificam a seguranccedila aos estados

limites uacuteltimos de flexatildeo composta

453 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Transversais (Cintas)

A partir dos esforccedilos transversos maacuteximos das combinaccedilotildees dos estados limites uacuteltimos

foram realizados os caacutelculos para o dimensionamento das armaduras transversais de acordo

com os elementos indicados nos Quadros 420 e 421

Quadro 420 - Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo

Materiais Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo

C2530

fck = 25 Mpa

b = 035 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

Pilares Secccedilotildees

VEdy

[kN]

VEdz

[kN]

acw ν θ [deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

PA 035m x 035m 2348 4087 1 054 45 439 Verifica

PB 035m x 035m 3741 3851 1 054 45 439 Verifica

PC 035m x 035m 1739 1301 1 054 45 439 Verifica

PD 035m x 035m 4596 3133 1 054 45 439 Verifica

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armaduras

adotadas

035 m x 035 m 245 1257 49 4ϕ16+4ϕ12

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

68

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4cm

Grupos

de Pilares Secccedilotildees

ρwmin

min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m]

max

swA

s

[cm2m]

[cm2m]

Nordm

Ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

sclmaacutex

[mm] Estribos

PA 035m x 035m 00008 280 337 3623 337 2 17 335 160 ϕ8015

PB 035m x 035m 00008 280 319 3623 319 2 16 335 160 ϕ8015

PC 035m x 035m 00008 280 154 3623 154 2 14 335 160 ϕ8015

PD 035m x 035m 00008 280 421 3623 421 2 21 335 160 ϕ8015

A Figura 442 representa a pormenorizaccedilatildeo das armaduras nos pilares

Quadro 421 - Cintas nos Pilares

Figura 442 - Armaduras nos Pilares

8ϕ12

Cintas ϕ8015

sw

adoptado

A

s

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 69

454 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo - Fendilhaccedilatildeo

Os estados limites de fendilhaccedilatildeo dos pilares foram analisados pelo ˝Gala Reinforcement˝

e tambeacutem em folhas de caacutelculo em ˝Excel˝

Armaduras Miacutenimas de Fendilhaccedilatildeo

Materiais

Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo C2530 fck= 25Mpa

A500 fyk= 500Mpa

Grupos

de

Pilares

fcteff

[MPa] kc k

Act

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

PA 26 04 1 613 127

PB 26 04 1 613 127

PC 26 04 1 613 127

PD 26 04 1 613 127

Nota Todas as armaduras longitudinais dos pilares tecircm uma armadura superior agrave armadura

miacutenima de fendilhaccedilatildeo verificando assim o estado limite de fendilhaccedilatildeo

Espaccedilamento Maacuteximos dos Varotildees

O limite maacuteximo de abertura de fendas wmax considerado foi de 03 mm uma vez que os

pilares da estrutura pertencem agrave classe de exposiccedilatildeo XC2

A verificaccedilatildeo das aberturas das fendas foi realizada nas secccedilotildees dos pilares conforme

indicado na Figura 442

Quadro 422 - Armaduras Miacutenimas de Fendilhaccedilatildeo dos Pilares

Figura 443 - Estado Limite de Fendilhaccedilatildeo nas Secccedilotildees dos Pilares

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

70

Sapatas 46

461 Dimensionamento

As sapatas foram calculadas segundo os criteacuterios gerais definidos na Memoacuteria Descritiva

De acordo com o que foi referido no preacute-dimensionamento os momentos fletores dos

pilares satildeo absorvidos diretamente pelas vigas de fundaccedilatildeo

As sapatas foram dimensionadas para as combinaccedilotildees raras e apenas para os esforccedilos

axiais provenientes da superestrutura a que se juntaram tambeacutem os pesos proacuteprios e da terra

sobre as sapatas

O caacutelculo das armaduras foi feito pelo Meacutetodo de Labelle a partir das seguintes expressotildees

462 Estados Limites Uacuteltimos ndash Resistecircncia agrave Rotura por Corte

Os Quadros 423 424 e 425 resumem todas verificaccedilotildees realizadas no caacutelculo das

sapatas

( )

8 ( )

tsd x osx bsd

syd syd

F A aA N

f B d f B

(Eq 41)

( )

8 ( )

tsd y osy bsd

syd syd

F B aA N

f B d f A

(Eq 42)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 71

Quadro 423 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila do Solo ndash Combinaccedilotildees Siacutesmicas

Sapatas

Betatildeo C2530

fcd = 167 Mpa

Accedilo A500

fyd = 435 Mpa Peso

de

Terra

[kN]

Peso

da

Sapata

[kN]

Combinaccedilatildeo Siacutesmica

Verificaccedilatildeo

Geometria Combinaccedilatildeo

Siacutesmica

A

[m]

B

[m]

H

[m]

H1

[m]

ao

[m]

bo

[m] Combinaccedilotildees

F3

[kN]

Nb

[kN] σsolo

[kNm2]

2σadm

[kNm2] σsolo le 2σadm Raacutecio

S11 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 10156 11847 7582 500 Verifica 015

S12 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 18417 20107 12868 500 Verifica 026

S13 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 19366 21056 13476 500 Verifica 027

S14 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 11036 12726 8145 500 Verifica 016

S15 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 16485 18175 11632 500 Verifica 023

S16 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 16372 18062 11560 500 Verifica 023

S17 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 10002 11692 7483 500 Verifica 015

S18 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 19535 21225 13584 500 Verifica 027

S19 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 25289 26980 17267 500 Verifica 035

S110 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 14129 15819 10124 500 Verifica 020

S21 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 4341 6032 3860 500 Verifica 008

S22 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 7219 8909 5702 500 Verifica 011

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

72

Quadro 424 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila do Solo ndash Combinaccedilotildees Raras

Sapatas

Betatildeo C2530

fcd = 167 MPa

Accedilo A500

fyd = 435 MPa Peso

de

Terra

[kN]

Peso

das

Sapata

s

[kN]

Combinaccedilatildeo Rara Verificaccedilatildeo

Geometria Combinaccedilatildeo Rara

A

[m]

B

[m]

H

[m]

H1

[m]

ao

[m]

bo

[m] Combinaccedilotildees

F3

[kN]

Nb

[kN]

σsolo

[kNm2]

σadm

[kNm2]

σsolole σadm Raacutecio

S11 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wxx1) 12505 14196 9085 250 Verifica 036

S12 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wyy1) 18620 20310 12999 250 Verifica 052

S13 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wyy1) 19575 21265 13610 250 Verifica 054

S14 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wyy1) 13704 15394 9852 250 Verifica 039

S15 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wxx1) 16775 18465 11817 250 Verifica 047

S16 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wyy1) 16850 18540 11865 250 Verifica 047

S17 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wy1) 12393 14083 9013 250 Verifica 036

S18 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wx1) 19613 21303 13634 250 Verifica 055

S19 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wyy1) 27681 29371 18797 250 Verifica 075

S110 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_Wx1(T-) 14548 16238 10393 250 Verifica 042

S111 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T+(Wy1) 6943 8634 5525 250 Verifica 022

S112 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T+(Wy1) 11365 13055 8355 250 Verifica 033

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 73

Sapatas

Peso

das

Sapatas

[kN]

Peso

de

Terra

[kN]

Esforccedilos da Estrutura Armaduras Direccedilatildeo X Armaduras Direccedilatildeo Y

Combinaccedilatildeo

Siacutesmica

Combinaccedilatildeo

Fundamental

Comb

Siacutesmica

Comb

Fund ArmX

Comb

Siacutesmica

Comb

Fund ArmY

Comb

(ELU)

F3

[kN]

Nbsd

[kN]

Comb

(ELU)

F3

[kN]

Nbsd

[kN]

Asxcalculo

[cm2m]

Asxcalculo

[cm2m]

Asy calculo

[cm2m]

Asy calculo

[cm2m]

S11 1172 518 E1x 10156 11847 T-(Wxx1) 17666 19357 091 148 ϕ12015 091 148 ϕ12015

S12 1172 518 E1x 18417 19588 SC1+SC2

(T+)

25289 26980 150 207 ϕ12015 150 207 ϕ12015

S13 1172 518 E1x 19366 20538 SC1+SC2

(T+)

25289 26980 157 207 ϕ12015 157 207 ϕ12015

S14 1172 518 E1x 11036 12208 T-(Wyy1) 19305 20996 094 161 ϕ12015 094 161 ϕ12015

S15 1172 518 E1x 16485 17657 SC1+SC2

(T+)

22669 24359 135 187 ϕ12015 135 187 ϕ12015

S16 1172 518 E1x 16372 17544 SC1+SC2

(T+)

22832 24523 134 188 ϕ12015 134 188 ϕ12015

S17 1172 518 E1x 10002 11174 T-(Wy1) 17664 19354 086 148 ϕ12015 086 148 ϕ12015

S18 1172 518 E1x 19535 20707 SC1+SC2

(T+)

26381 28071 159 215 ϕ12015 159 215 ϕ12015

S19 1172 518 E1x 25289 26461 T-(Wyy1) 37752 39442 203 302 ϕ12015 203 302 ϕ12015

S110 1172 518 E1x 14129 15301 SC2

(Wx1T-)

19716 21406 117 164 ϕ12015 117 164 ϕ12015

S111 1172 518 E1x 4341 5513 T+(Wy1) 10247 11937 042 091 ϕ12015 042 091 ϕ12015

S112 1172 518 E1x 7219 8390 T+(Wy1) 16327 18017 064 138 ϕ12015 064 138 ϕ12015

Quadro 425 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila das Sapatas

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

75

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

O dimensionamento da estrutura do piso metaacutelico consistiu na verificaccedilatildeo de seguranccedila

dos pilares e das vigas que formam esta estrutura a partir dos esforccedilos de caacutelculo

determinados no ˝SAP2000˝

Foram realizadas todas as verificaccedilotildees de seguranccedila para as secccedilotildees transversais e para os

elementos conforme o EC3

Recorreu-se tambeacutem ao programa ˝SemiComp˝ e a folhas de caacutelculo em ˝Excel˝ de modo

a comparar os resultados obtidos nas diversas verificaccedilotildees

O piso metaacutelico eacute constituiacutedo por um esqueleto formado por pilares e vigas principais com

perfis IPE100 e vigas secundaacuterias cujos perfis satildeo T50x6

Todo este conjunto estaacute ligado por um pavimento em accedilo em chapa xadrez 57 mm

Dimensionamento 51

511 Caracteriacutesticas Geomeacutetricas e Propriedades das Secccedilotildees Transversais

A verificaccedilatildeo da resistecircncia das secccedilotildees foi realizada a partir das caracteriacutesticas

geomeacutetricas dos perfis com base nas informaccedilotildees recolhidas na tabela de perfis laminados da

˝Arbed˝

Nos Quadros 51 e 52 indicam-se as carateriacutesticas geomeacutetricas dos perfis metaacutelicos

utilizados

Figura 51 - Vista em 3D do Piso Metaacutelico

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

76

Quadro 51 - Propriedades e Caracteriacutesticas Geomeacutetricas - Perfil IPE 100

fy

[MPa]

E

[MPa]

G

[kgm]

L

[m]

h

[mm]

b

[mm]

tw

[mm]

tf

[mm]

A

[mm2]

r

[mm]

235 210 81 168 100 55 41 57 1032 7

Eixo de Maior ineacutercia y-y Eixo de Menor Ineacutercia z-z Iy

[cm4]

Wely

[cm3]

Wply

[cm3]

iy

[cm]

Avz

[cm2]

Iz

[cm4]

Welz

[cm3]

Wplz

[cm3]

iz

[cm]

Avy

[cm2]

It

[cm4]

Iw

[cm6]

171 342 3941 407 508 1592 579 915 124 508 12 350

Quadro 52 - Propriedades e Carateriacutesticas Geomeacutetricas - Perfil T50x6

fy

[MPa]

E

[MPa]

G

[kgm]

L

[m]

h

[mm]

b

[mm]

s = t

[mm]

r

[mm]

A

[mm2]

235 210 444 06 50 50 6 6 564

Eixo x-x Eixo y-y

_ Ix

[cm4]

IxVx

[cm3]

ix

[cm]

Iy

[cm4]

IyVy

[cm3]

iy

[cm]

121 336 146 606 242 103

512 Classificaccedilatildeo da Classe das Secccedilotildees Transversais

Os Quadros 53 e 54 referem todos os passos empregues na classificaccedilatildeo das classes das

secccedilotildees transversais

Material Classificaccedilatildeo do Banzo Classificaccedilatildeo da Alma Classe agrave

Flexatildeo

+ Compressatildeo Accedilo S235 JR

fy = 235 MPa

ɛ= 1

c

[mm] c tf 9 ɛ

c

[mm] c tw 33 ɛ

1845 32 9 Banzo da

Classe 1 746 182 33

Alma da

Classe 1 1

Quadro 54 - Classificaccedilatildeo das Secccedilotildees do Perfil T50 x 6

Material Classificaccedilatildeo do Banzo Classificaccedilatildeo da Alma Classe agrave

Flexatildeo Accedilo 235 JR

fy = 235 MPa

ɛ= 1

c

[mm] c t 9 ɛ

c

[mm] c t 33 ɛ

16 27 10 Banzo da

Classe 1 38 63 33

Alma da

Classe 1 1

Quadro 53 - Classificaccedilatildeo das Secccedilotildees do Perfil IPE 100

f

c9 ε

t

w

c33 ε

t

f

c9 ε

t

w

c33 ε

t

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 77

Dimensionamento das Secccedilotildees Transversais e dos Elementos dos Pilares e das 52

Vigas

Os elementos que constituem os pilares e as vigas foram dimensionados recorrendo aos

processos indicados no Quadro 55

Quadro 55 - Processos utilizados no dimensionamento da Estrutura Metaacutelica

Processos de Caacutelculo Resistecircncia das Secccedilotildees

Transversais

Resistecircncia dos

Elementos

1 ndash Folha de Caacutelculo

em ˝Excel˝

Esforccedilo Axial de Compressatildeo

Momento Fletor e Esforccedilo

Transverso

Flexatildeo Composta

Flexatildeo Desviada

Flexatildeo Composta com

Esforccedilo Transverso

Encurvadura por

Compressatildeo

Encurvadura Lateral

Flexatildeo Composta

com Compressatildeo

2 ndash ˝SAP 2000˝

3 ndash ˝SemiComp˝

(+˝LTBeam˝)

4 ndash Comparaccedilatildeo dos

Resultados

Dimensionamento dos Pilares IPE 100 53

Estados Limites Uacuteltimos - Verificaccedilatildeo da Resistecircncia das Secccedilotildees e dos Elementos

mais solicitados

Foi realizada uma anaacutelise aos estados limites uacuteltimos dos perfis IPE100 que constituem os

montantes da estrutura metaacutelica tendo-se escolhido o pilar com maior raacutecio obtido no

programa de elementos finitos

No Quadro 56 apresentam-se os raacutecios de todos os pilares para a combinaccedilatildeo

condicionante dos estados limites uacuteltimos

Quadro 56 - Raacutecios dos Pilares

Nordm

Barra Perfil Tipo Combinaccedilotildees Raacutecio

537 IPE100 Pilar ELU 037

549 IPE100 Pilar ELU 034

528 IPE100 Pilar ELU 033

582 IPE100 Pilar ELU 032

534 IPE100 Pilar ELU 032

562 IPE100 Pilar ELU 030

552 IPE100 Pilar ELU 029

525 IPE100 Pilar ELU 028

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

78

Quadro 56 - Raacutecios dos Pilares (cont)

Nordm

Barra Perfil Tipo Combinaccedilotildees Raacutecio

585 IPE100 Pilar ELU 028

565 IPE100 Pilar ELU 026

513 IPE100 Pilar ELU 025

517 IPE100 Pilar ELU 025

515 IPE100 Pilar ELU 024

541 IPE100 Pilar ELU 022

545 IPE100 Pilar ELU 022

520 IPE100 Pilar ELU 022

532 IPE100 Pilar ELU 022

554 IPE100 Pilar ELU 022

539 IPE100 Pilar ELU 022

558 IPE100 Pilar ELU 021

533 IPE100 Pilar ELU 021

524 IPE100 Pilar ELU 021

504 IPE100 Pilar ELU 021

543 IPE100 Pilar ELU 021

522 IPE100 Pilar ELU 021

556 IPE100 Pilar ELU 021

502 IPE100 Pilar ELU 020

478 IPE100 Pilar ELU 020

490 IPE100 Pilar ELU 019

560 IPE100 Pilar ELU 019

547 IPE100 Pilar ELU 019

530 IPE100 Pilar ELU 019

506 IPE100 Pilar ELU 018

482 IPE100 Pilar ELU 017

480 IPE100 Pilar ELU 017

481 IPE100 Pilar ELU 017

487 IPE100 Pilar ELU 017

498 IPE100 Pilar ELU 017

580 IPE100 Pilar ELU 017

496 IPE100 Pilar ELU 016

493 IPE100 Pilar ELU 015

477 IPE100 Pilar ELU 015

574 IPE100 Pilar ELU 010

579 IPE100 Pilar ELU 008

567 IPE100 Pilar ELU 007

571 IPE100 Pilar ELU 007

569 IPE100 Pilar ELU 007

572 IPE100 Pilar ELU 006

483 IPE100 Pilar ELU 006

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 79

Esforccedilos de Caacutelculo para a combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel

Os esforccedilos de caacutelculo do pilar com maior raacutecio correspondente agrave combinaccedilatildeo mais

desfavoraacutevel estatildeo indicados na Figura 53 e no Quadro 57

Diagramas de Esforccedilos de Caacutelculo

NEd

[kN]

MyEd

[kNm]

MzEd

[kNm]

VyEd

[kN]

VzEd

[kN]

Quadro 57 - Esforccedilos de Caacutelculo mais desfavoraacuteveis na secccedilatildeo do Pilar

Esforccedilos Atuantes de Caacutelculo

NED

[kN]

MyED

[kNm]

MzED

[kNm]

VyEd

[kN]

VzEd

[kN]

-2676 -013 -012 -007 -008

Figura 53 - Diagramas de Esforccedilos de Caacutelculo

Figura 52 ndash Raacutecios de Dimensionamento da Combinaccedilatildeo mais condicionante do pilar IPE100

˝SAP 2000˝

Nordm

Barra Perfil Tipo Comb Raacutecio

537 IPE100 Pilar ELU 037

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

80

531 Processos de Caacutelculo

1ordm Processo - Dimensionamento pelas Folhas de Caacutelculo em ˝Excel˝

O dimensionamento em ˝Excel˝ permitiu proceder agraves seguintes verificaccedilotildees

Resistecircncia das Secccedilotildees Transversais

Quadro 58 ndash Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Axial de Compressatildeo

Quadro 59 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo

Quadro 510 - Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Transverso

Esforccedilo Transverso

Eixo y-y Eixo z-z Encurvadura por Esforccedilo

Transverso

VyEd

[kN]

VplyRd

[kN]

VzED

[kN]

VplzRd

[kN]

ɛ η

007 6892 0001 Verifica 008 6895 0001 Verifica 244 1 1 72 Verifica

Esforccedilo Axial de Compressatildeo

NED(-)

[kN]

NcRd

[kN]

2676 24252 011 Verifica

Momento Fletor

Eixo y-y Eixo z-z

MyED

[kNm]

Mplrdy

[kNm]

yEd

cyRd

M

M

yEd

cyRd

10M

M

MzED

[kNm]

MplzRd

[kNm]

zEd

czRd

M

M

zEd

czRd

10M

M

013 926 001 Verifica 012 215 013 Verifica

Ed

cRd

N

N

Ed

cRd

10N

N

yEd

cyRd

V

V

yEd

cyRd

10V

V

zEd

czRd

V

V

zEd

czRd

10V

V

w

w

h

t

ε72 times

η

w

w

h ε 72 times

t η

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 81

Quadro 511 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Composta (M+N)

Flexatildeo Composta (M+N)

Eixo y-y Eixo z-z

1ordf Condiccedilatildeo 2ordf Condiccedilatildeo

Natildeo eacute

necessaacuterio

minorar o

MplRd

Natildeo eacute

necessaacuterio

minorar o

MplRd

025NplRd NEd le 025 NplRd

6063 Verifica 4818 Verifica 9261 0014 Verifica 9635 Verifica 215 006 Verifica

Quadro 512 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Desviada

Flexatildeo Composta com Esforccedilo Transverso (M+N+V)

Eixo y-y Eixo z-z

ρy

1ordf Condiccedilatildeo 2ordf Condiccedilatildeo Natildeo eacute necessaacuterio

minorar o MplRd n le 020 05VRd VEd le 05VRd

Natildeo eacute necessaacuterio

minorar o MplRd

025 NRd NEd le 025 NRd 05VRd VEd le 05VRd MNVyRd le MplyRd MNVzRd le MplzRd

1 6063 Verifica 3446 Verifica 926 Verifica 3447 Verifica 215

Flexatildeo Desviada

α = 5n 1 yEd zEd

NyRd NzRd

M M

M M

yEd zEd

NyRd NzRd

10M M

M M

2 1 0056 Verifica

w w

M0

05 h t

w wEd

M0

05 h t

γN

NyRd plyRd=M M

yEd

NyRd

M

M

yEd 10

NyRd

M

M w w y

M0

h t

γ

f w w yEd

M0

h t

γ

fN

NzRd plzRd=M M

zEd

NzRd

M

M

zEd10

NzRd

M

M

Quadro 513 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Composta com Esforccedilo Transverso (M+N+V)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

82

Elementos Uniformes Comprimidos - Colunas

Curva de Encurvadura Encurvadura segundo o Eixo mais Resistente y-y Encurvadura segundo o Eixo menos Resistente z-z

h

b

tf

[mm]

Curva

eixo

y-y

Curva

eixo

z-z

βA λ1 αy Lcry λy y

y y 02y

NbyRd

[kN]

Ed

byRd

10N

N αz Lcrz λz

z

z z z 02

NbRdz

[kN]

Ed

bzRd

10N

N

18 57 a b 1 939 021 168 413 044 062 094 Verifica 2285 Verifica 034 168 1355 14 175 036 Verifica 8831 Verifica

Elementos Uniformes em Flexatildeo - Resistecircncia agrave Encurvadura

Encurvadura Lateral

Tipo de

diagrama de

Momentos em y

kz C1 Mcr

[kNm]

Wy

[cm3] LT

LT0

LT LT0

h

b

Curva de

Encurv

Lateral

αLT β LT LT

MbRdy

[kNm]

Ed

bRdy

10M

M

10 188 23 3941 064 04

Com risco de

bambeamento 182 b 034 075 070 090 832 Verifica

Quadro 514 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura por Compressatildeo

Quadro 515 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura Lateral

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 83

Resistecircncia do Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo ndash Colunas - Viga

Quadro 518 - Flexatildeo Composta com Compressatildeo

c) Flexatildeo Composta com Compressatildeo Colunas - Viga

Eq661 le 1

Eq662 le 1

012 001 0029 016 Verifica 030 0014 0048 037 Verifica

a) Caacutelculo dos Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes

a1) Cmy - Flexatildeo na direccedilatildeo do Eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo z-z

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de

Diagramas de

Momentos

Tipo de

Carga Ѱy Cmy

168 0 013 Linear Uniforme 0 06

a2) Cmz - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo z-z e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Lz

[m]

MEdzesq

[kNm]

MEdzdir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱz Cmz

168 0 012 Linear Uniforme 0 06

a3) CmLT - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱy CmLT

168 0 013 Linear Uniforme 0 06

b) Fatores de Interaccedilatildeo kij ndash Meacutetodo

Alternativo 2

kyy kyz kzy kzz

06 051 091 085

Ed

y

y

M1

A

χγ

N

f

yEd

yyply y

LTM1

k

χγ

M

W fzEd

yzplz y

M1

k timestimes

γ

M

W f

yEd zEdEdyy yz

ply plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA times times

χ χ timesγ γ γ

y y

y

M MN

f W f W f

Ed

y

z

M1

A

χγ

N

fyEd

zyply y

LTM1

k timestimes

χ timesγ

M

W fzEd

zzplz y

M1

k times

γ

M

W f

yEd zEdEdzy zz

ply y plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA

χ χγ γ γ

y

z

M MN

f W f W f

Quadro 517 - Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes Quadro 516 ndash Fatores de Interaccedilatildeo kij

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

84

2ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelo ˝SAP2000˝

Apresenta-se na Figura 54 os resultados do dimensionamento da folha de caacutelculo do

˝SAP2000˝ que inclui os seguintes itens

1 ndash Identificaccedilatildeo do nordm da barra perfil comprimento combinaccedilatildeo de accedilatildeo classe de secccedilatildeo

2 ndash Caracteriacutesticas e propriedades geomeacutetricas do perfil

3 ndash Esforccedilos de caacutelculo para a combinaccedilatildeo que conduz a um maior raacutecio

4 ndash Dimensionamento da secccedilatildeo agrave flexatildeo composta com compressatildeo

5 ndash Dimensionamento agrave encurvadura por compressatildeo

6 e 7 ndash Dimensionamento agrave encurvadura lateral

8 ndash Fatores de Interaccedilatildeo

1

2

3

4

5

Figura 54 - Folha de Dimensionamento do ˝SAP2000 ˝ para o Pilar IPE100 mais solicitado

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 85

3ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelo ˝SemiComp˝

Este software foi utilizado para a verificaccedilatildeo da secccedilatildeo mais esforccedilada e tambeacutem do

elemento agrave flexatildeo composta com compressatildeo conforme os resultados indicados nas Figuras

55 56 e 57

6

7

8

Figura 54 - Folha de Dimensionamento do ˝SAP2000 ˝ para o Pilar IPE100 mais solicitado (cont)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

86

Verificaccedilatildeo da Secccedilatildeo

Figura 55 - Folha de Caacutelculo do ˝SemiComp˝ - Verificaccedilatildeo da Secccedilatildeo Transversal

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 87

Verificaccedilatildeo do Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo

Figura 56 - Folha de Caacutelculo do ˝SemiComp˝ - Verificaccedilatildeo para o Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

88

Nota Para a utilizaccedilatildeo do software ˝SemiComp˝ foi necessaacuterio determinar previamente o

momento criacutetico tendo-se utilizado para esta finalidade o software ˝LTBeam˝ cujo

resultado estaacute indicado na Figura 57

532 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Verificaccedilatildeo de Seguranccedila aos Estados Limites de

Deformaccedilatildeo

A verificaccedilatildeo de seguranccedila aos estados limites de utilizaccedilatildeo foi determinada com base nos

deslocamentos horizontais nas direccedilotildees x e y determinados no ˝SAP2000˝

No Quadro 519 apresentam-se os deslocamentos maacuteximos e os valores admissiacuteveis para o

pilar mais condicionante

Quadro 519 - Deslocamento Horizontal Maacuteximo do Pilar

Elemento H300

[cm]

δx

[cm] δx le H300

δy

[cm] δy le H300

Pilar

IPE100 168300 = 056 0008 Verifica 0015 Verifica

A verificaccedilatildeo de seguranccedila aos estados limites de utilizaccedilatildeo foi realizada com base nos

deslocamentos horizontais nas direccedilotildees x e y determinados no ˝SAP2000˝

Figura 57 - Determinaccedilatildeo do Momento Critico - ˝LTBeam˝

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 89

52 Dimensionamento das Vigas IPE 100

Estados Limites Uacuteltimos - Verificaccedilatildeo da Resistecircncia das Secccedilotildees e dos Elementos

mais solicitados

No dimensionamento aos estados limites uacuteltimos das vigas dos perfis IPE100 foi escolhida

a viga com maior raacutecio para a combinaccedilatildeo mais condicionante

No Quadro 520 apresentam-se os raacutecios de todas as vigas para a combinaccedilatildeo desfavoraacutevel

dos estados limites uacuteltimos

Quadro 520 - Raacutecios das Vigas

Nordm Barra Perfil Tipo Combinaccedilotildees Raacutecios

623 IPE100 Viga ELU 038

622 IPE100 Viga ELU 037

188 IPE100 Viga ELU 037

150 IPE100 Viga ELU 036

148 IPE100 Viga ELU 036

187 IPE100 Viga ELU 035

162 IPE100 Viga ELU 035

175 IPE100 Viga ELU 035

189 IPE100 Viga ELU 035

186 IPE100 Viga ELU 034

174 IPE100 Viga ELU 034

161 IPE100 Viga ELU 033

163 IPE100 Viga ELU 033

176 IPE100 Viga ELU 033

173 IPE100 Viga ELU 032

160 IPE100 Viga ELU 032

201 IPE100 Viga ELU 029

200 IPE100 Viga ELU 029

202 IPE100 Viga ELU 028

199 IPE100 Viga ELU 028

140 IPE100 Viga ELU 020

139 IPE100 Viga ELU 020

178 IPE100 Viga ELU 019

177 IPE100 Viga ELU 019

165 IPE100 Viga ELU 018

164 IPE100 Viga ELU 018

781 IPE100 Viga ELU 018

780 IPE100 Viga ELU 018

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

90

Esforccedilos de Caacutelculo para a combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel

Na Figura 59 e no Quadro 521 apresentam-se os esforccedilos de caacutelculo da viga com maior

raacutecio correspondente agrave combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel

531 Diagramas de Esforccedilos de Caacutelculo

MyEd [kNm]

[k]

VzEd [kN]

Quadro 521 - Esforccedilos de Caacutelculo mais desfavoraacuteveis na secccedilatildeo da Viga

NED

[kN]

MyED

[kNm]

MzED

[kNm]

VyEd

[kN]

VzEd

[kN]

Sem

significado 337

Sem

significado

Sem

significado -1046

Figura 59 - Diagramas de Esforccedilos na Viga

Figura 58 - ˝SAP2000˝ - Raacutecios de Dimensionamento da Viga mais solicitada

Nordm

Barra Perfil Tipo Comb Raacutecio

623 IPE100 Viga ELU 038

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 91

533 Processos de Caacutelculo

1ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelas Folhas de Caacutelculo em ˝Excel˝

Verificaccedilotildees realizadas para a viga - IPE100

Resistecircncia das Secccedilotildees Transversais

Quadro 522 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo

Quadro 523 - Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Transverso

Esforccedilo Transverso

Eixo z-z Encurvadura por Esforccedilo

Transverso

VzEd

[kN]

VplzRd

[kN]

ɛ η

1046 6895 0152 Verifica 244 1 1 72 Verifica

Momento Fletor

Eixo y-y

MyEd

[kNm]

Mplrdy

[kNm]

yEd

cyRd

10M

M

337 926 036 Verifica

yEd

cyRd

M

M

zEd

czRd

V

V

zEd

czRd

10V

V

w

w

h

t

ε72 times

η

w

w

h ε 72 times

t η

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

92

Resistecircncia do Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo ndash Colunas-Viga

Elementos Uniformes em Flexatildeo

Encurvadura Lateral

Tipo de

Diagrama de

Momentos em y

ψ C1 kz Mcr

[kNm]

Wy

[cm3]

Curva de

Encurv

Lateral

MbyRd

0 188 1 2372 3941 063 04 Com risco de

Bambeamento 182 b 034 08 069 091 839 040 Verifica

a) Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes

a1) Cmy - Flexatildeo na direccedilatildeo do Eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo z-z

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de

Diagramas de

Momentos

Tipo de

Carga Ѱy Cmy

161 0 337 Linear Uniforme 0 06

a2) Cmz - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo z-z e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Lz

[m]

MEdzesq

[kNm]

MEdzdir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱz Cmz

161 0 0 - Uniforme 0 0

a3) CmLT - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱy CmLT

161 0 337 Linear Uniforme 0 06

b) Fatores de Interaccedilatildeo kij ndash Meacutetodo

Alternativo 2

kyy kyz kzy kzz

06 0 10 0

Quadro 524 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura Lateral

LT LT0 LT LT0 h

b LT LTΦ LTEd

byRd

M

MEd

byRd

10M

M

Quadro 526 - Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes Quadro 525 - Fatores de Interaccedilatildeo kij

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 93

Quadro 527 - Flexatildeo Composta Com Compressatildeo

a) Flexatildeo Composta com Compressatildeo Colunas - Viga

Eq661 le 1

Eq662 le 1

0 0241 0 0241 Verifica 0 0402 0 0402 Verifica

yEd

yyply y

LTM1

k

χγ

M

W fEd

y

y

M1

A

χγ

N

fzEd

yzplz y

M1

k timestimes

γ

M

W f

yEd zEdEdyy yz

ply plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA times times

χ χ timesγ γ γ

y y

y

M MN

f W f W fEd

y

z

M1

A

χγ

N

f

zEdzy

ply y

LTM1

k

χγ

M

W fzEd

zzplz y

M1

k times

γ

M

W f

yEd zEdEdzy zz

ply y plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA

χ χγ γ γ

y

z

M MN

f W f W f

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

94

2ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelo˝ SAP2000˝

Na Figura 510 apresentam-se alguns dos resultados do dimensionamento da folha de

caacutelculo do ˝SAP2000˝ utilizados na verificaccedilatildeo das secccedilotildees transversais da viga mais

esforccedilada bem como no estudo da encurvadura lateral (bambeamento)

De acordo com os diagramas de esforccedilos de caacutelculo momentos fletores e esforccedilos

transversos mais desfavoraacuteveis estudaram-se os trecircs troccedilos em que a viga ao bambeamento

Estados Limites Uacuteltimos

1ordmTroccedilo

2ordmTroccedilo

3ordmTroccedilo

Figura 510 - Folhas de Dimensionamento do ˝SAP2000˝ para a Viga IPE100

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 95

Verificaccedilotildees

Os Quadros 528 e 529 apresentam as verificaccedilotildees realizadas

Quadro 528 - Valores dos Esforccedilos em cada Troccedilo da Viga

Troccedilos Mcr

[kNm]

MbRd

[kNm]

1ordm 10483 914

2ordm 5534 880

3ordm 20371 923

Quadro 529 - Raacutecios das Secccedilotildees mais Esforccediladas e da Encurvadura da Viga

Raacutecios ndash Verificaccedilotildees

Secccedilotildees mais Esforccediladas Encurvadura

da Viga

Ed

Rd

N

N

y Ed

y Rd

M

M

z Ed

z Rd

V

V

z Ed

z Rd

M

M

y Ed

y bRd

M

M

Sem

Significado

3370363

926

10420152

6867

Sem

Significado 337

038288

Nota Uma vez que NEd eacute igual a zero e VEd le 05VRd os momentos resistentes de caacutelculo natildeo

satildeo minorados pela presenccedila deste esforccedilo

4ordm Quadro Comparativo

Nos Quadros 530 e 531 apresentam-se a comparaccedilatildeo dos diferentes resultados obtidos

Quadro 530 - Raacutecios na Viga

Folhas de

Caacutelculo ˝SAP2000˝

y Ed

y Rd

M

M 036 036

z Ed

z Rd

V

V 0152 0152

Quadro 531 - Raacutecios na Viga

Folhas de

Caacutelculo ˝SAP2000˝

Mcr

1ordm Troccedilo 15315 10483

2ordm Troccedilo 5970 5534

3ordm Troccedilo 23238 20371

MbRd

1ordm Troccedilo 926 9143

2ordm Troccedilo 926 88

3ordm Troccedilo 926 923

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

96

Conclusotildees Verifica-se no Quadro 530 que os resultados do dimensionamento pelos dois

processos conduzem a valores da mesma ordem de grandeza e inferiores agrave

unidade

Estados Limites de Serviccedilo

A verificaccedilatildeo da seguranccedila aos estados limites de utilizaccedilatildeo foi realizada com base nos

deslocamentos verticais maacuteximos para a combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel conforme se indica

na Figura 511

Quadro 532 - Deslocamento Maacuteximo da Viga

Elemento δmaxSAP2000

[cm]

δmaxEC3 = L300

[cm] δmaxSAP2000 le L300

Viga

IPE100 017 161300 = 054 Verifica

53 Ligaccedilotildees

534 Ligaccedilotildees Soldadas

As ligaccedilotildees soldadas foram dimensionadas de acordo com a informaccedilatildeo indicada na

Memoacuteria Descritiva

A Figura 512 apresenta o aacutebaco que permite de um modo simples proceder ao

dimensionamento dos cordotildees das soldaduras de acircngulo

Figura 511 - Deslocamento Maacuteximo da Viga para a Combinaccedilatildeo ELServiccedilo

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 97

Figura 512 - Aacutebaco de Dimensionamento dos Cordotildees de Soldadura de acircngulo S235 JR

Ligaccedilatildeo do Pilar ndash Viga (Soldada)

LOADS

Case Manual calculations

Mb2Ed = -337 [kNm] Bending moment in the left beam

Vb2Ed = -1046 [kN] Shear force in the left beam

Nb2Ed = -013 [kN] Axial force in the left beam

Mc2Ed = -012 [kNm] Bending moment in the upper column

Vc2Ed = -008 [kN] Shear force in the upper column

Nc2Ed = -2676 [kN] Axial force in the upper column

RESULTS

WEB PANEL - SHEAR Mb1Ed = 000 [kNm] Bending moment (right beam) [53(3)]

Mb2Ed = -337 [kNm] Bending moment (left beam) [53(3)]

Vc1Ed = 000 [kN] Shear force (lower column) [53(3)]

Vc2Ed = -008 [kN] Shear force (upper column) [53(3)]

z = 94 [mm] Lever arm [625]

VwpEd = (Mb1Ed - Mb2Ed) z - (Vc1Ed - Vc2Ed) 2

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 50 100 150 200 250 300

FwR

d [

kN]

L [mm] - Comprimento de cordatildeo

Cordotildees de Soldadura em Accedilo S235 JR

a=12mm

a=11mm

a=10mm

a=9mm

a=8mm

a=7mm

a=6mm

a=5mm

a=4mm

a=3mm

Figura 513 - Pormenor em 3D da ligaccedilatildeo Pilar - Viga

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

98

VwpEd = 3570 [kN] Shear force acting on the web panel [53(3)]

Avs = 508 [cm2] Shear area of the column web EN1993-1-1[626(3)]

Avc = 508 [cm2] Shear area EN1993-1-1[626(3)]

ds = 94 [mm] Distance between the centroids of stiffeners [6261(4)]

MplfcRd = 010 [kNm] Plastic resistance of the column flange for bending [6261(4)]

MplstuRd = 012 [kNm] Plastic resistance of the upper transverse stiffener for bending [6261(4)]

MplstlRd = 012 [kNm] Plastic resistance of the lower transverse stiffener for bending [6261(4)]

VwpRd = 09 ( Avsfywc ) (3 M0) + Min(4 MplfcRd ds (2 MplfcRd + MplstuRd + MplstlRd) ds) VwpRd = 6656 [kN] Resistance of the column web panel for shear [6261]

VwpEd VwpRd le 10 054 lt 100 verified (054)

WELD RESISTANCE Aw = 1700 [cm

2] Area of all welds [4532(2)]

Awy = 1103 [cm2] Area of horizontal welds [4532(2)]

Awz = 597 [cm2] Area of vertical welds [4532(2)]

Iwy = 28893 [cm4] Moment of inertia of the weld arrangement with respect to the hor axis [4532(5)]

max=max = 000 [MPa] Normal stress in a weld [4532(5)]

= = 000 [MPa] Stress in a vertical weld [4532(5)]

II = 000 [MPa] Tangent stress [4532(5)]

w = 080

Correlation coefficient [4532(7)]

[max2 + 3(max

2)] le fu(wM2) 000 lt 23500 verified (000)

[2 + 3(

2+II

2)] le fu(wM2) 000 lt 23500 verified (000)

le 09fuM2 000 lt 16920 verified (000)

WEAKEST COMPONENT COLUMN WEB PANEL - SHEAR

Connection conforms to the code Ratio 054

535 Ligaccedilotildees Aparafusadas

Com base no software Robot Structural Analysis Professional junta-se a justificaccedilatildeo de

uma ligaccedilatildeo aparafusada do pilar rotulado agrave laje teacuterrea de fundaccedilatildeo da cave

No Anexo II estaacute o relatoacuterio completo do caacutelculo realizado

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 99

Ligaccedilatildeo na base do Pilar Rotulado

LOADS

Case Manual calculations

NjEd = -2676 [kN] Axial force

VjEdy = -007 [kN] Shear force

VjEdz = -008 [kN] Shear force

RESULTS

COMPRESSION ZONE

COMPRESSION OF CONCRETE

c = 23 [mm] Additional width of the bearing pressure zone [625(4)]

fjd = 1994 [MPa] Design bearing resistance [625(7)]

FcRdn = 19845 [kN] Bearing resistance of concrete for compression [6282(1)]

RESISTANCES OF SPREAD FOOTING IN THE COMPRESSION ZONE

NjRd = FcRdn NjRd = 19845 [kN] Resistance of a spread footing for axial compression [6282(1)]

CONNECTION CAPACITY CHECK

NjEd NjRd le 10 (624) 013 lt 100 verified (013)

Figura 514 - Pormenor em 3D da ligaccedilatildeo na base s do Pilar Rotulado

A ndash PECcedilAS ESCRITAS

IV CONCLUSOtildeES

CONCLUSOtildeES

A realizaccedilatildeo deste trabalho permitiu a aplicaccedilatildeo praacutetica de diversos conceitos adquiridos

nas vaacuterias unidades curriculares do curso de engenharia civil possibilitando tambeacutem a

aprendizagem de novos conceitos no domiacutenio do dimensionamento de estruturas que foram

fundamentais para a realizaccedilatildeo do Projeto da Sala Eleacutetrica e do Posto de Transformaccedilatildeo

O estudo aprofundado de outros projetos em conjunto com outros conhecimentos

complementares adquiridos na anaacutelise estrutural de estruturas foram tambeacutem fundamentais

no desenvolvimento das diferentes fases deste Projeto

A elaboraccedilatildeo deste trabalho permitiu adquirir e consolidar conhecimentos nas aacutereas

referentes a

Regulamentaccedilatildeo Europeia (Eurocoacutedigos Estruturais) na parte referente da anaacutelise das

accedilotildees do vento sismo temperatura etc

Aprendizagem de softwares tais como ˝SAP2000˝ ˝GaLa Reinforcement˝

˝SemiComp˝ ˝LTBeam˝ etc

Elaboraccedilatildeo de tabelas de caacutelculo em ˝Excel˝ utilizadas quer para o dimensionamento

orgacircnico de elementos em betatildeo armado mas tambeacutem para secccedilotildees e elementos

metaacutelicos

Elaboraccedilatildeo de peccedilas desenhadas com recurso ao ˝Autocad˝

Perspetivas Futuras

O dimensionamento deste Edifiacutecio a partir de uma soluccedilatildeo totalmente metaacutelica ou em

betatildeo armado com elementos preacute-fabricados de modo a compararem-se os custos entre a

soluccedilatildeo deste Projeto e estas soluccedilotildees

Programar parte das tabelas que serviram para o dimensionamento dos elementos de betatildeo

armado e metaacutelicos com recurso agrave linguagem de Visual Basic (VBA)

Desafiar alguns colegas de curso de modo a publicar em conjunto tabelas e aacutebacos que

permitam proceder ao dimensionamento de vigas pilares e sapatas em betatildeo armado de um

modo mais ceacutelere

Page 3: A PEÇAS ESCRITAS III. MEMÓRIA JUSTIFICATIVA

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

IV

4131 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Flexatildeo 38

4132 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Esforccedilo Transverso 42

42 Platibandas 43

421 Dimensionamento 43 422 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Verticais e Horizontais 43 423 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo da Fendilhaccedilatildeo 46

43 Muros 46

431 Dimensionamento 46 432 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Verticais e Horizontais 46 433 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Transversais 51 434 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo da Fendilhaccedilatildeo 53

44 Vigas da Cobertura 53

441 Dimensionamento 53 442 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Flexatildeo 54 443 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Esforccedilo Transverso 57

444 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo - Fendilhaccedilatildeo 62 445 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Deformaccedilatildeo 62

45 Pilares 63

451 Dimensionamento 63

452 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Longitudinais 64 453 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Transversais (Cintas) 67

454 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo - Fendilhaccedilatildeo 69

46 Sapatas 70

461 Dimensionamento 70 462 Estados Limites Uacuteltimos ndash Resistecircncia agrave Rotura por Corte 70

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA 75

51 Dimensionamento 75

511 Caracteriacutesticas Geomeacutetricas e Propriedades das Secccedilotildees Transversais 75

512 Classificaccedilatildeo da Classe das Secccedilotildees Transversais 76

52 Dimensionamento das Secccedilotildees Transversais e dos Elementos dos Pilares e das Vigas 77

53 Dimensionamento dos Pilares IPE 100 77

531 Processos de Caacutelculo 80 532 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Verificaccedilatildeo de Seguranccedila aos Estados Limites de

Deformaccedilatildeo 88

52 Dimensionamento das Vigas IPE 100 89

531 Diagramas de Esforccedilos de Caacutelculo 90 533 Processos de Caacutelculo 91

53 Ligaccedilotildees 96

534 Ligaccedilotildees Soldadas 96

535 Ligaccedilotildees Aparafusadas 98

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

V

IacuteNDICE DE FIGURAS

Figura 11 - Identificaccedilatildeo das Lajes da Cobertura 2

Figura 12 ndash Identificaccedilatildeo das Vigas da Cobertura 4

Figura 13 - Identificaccedilatildeo dos Pilares 5

Figura 14 - Planta de Fundaccedilotildees 7

Figura 15 - Planta do Piso Metaacutelico 8

Figura 16 - Localizaccedilatildeo dos Pilares Metaacutelicos 9

Figura 17- Corte Transversal Tipo 9

Figura 21 - Modelo Unifilar - Vistas em 3D 12

Figura 22 - Modelo Unifilar - Vistas em 3D 12

Figura 23 - Laje Teacuterrea 12

Figura 24 - Modelo Extrudido da Estrutura do Piso Metaacutelico 13

Figura 31 - Definiccedilatildeo dos Materiais ˝SAP2000˝ 15

Figura 32 - Restantes Cargas Permanentes ndash a) Laje da Cobertura (15 kNm2) 16

Figura 33 - Restantes Cargas Permanentes - Piso Metaacutelico (15 kNm2) 16

Figura 34 - Sobrecargas ndash a) Laje da Cobertura (04 kNm2) b) Laje Teacuterrea (2 kNm

2) 17

Figura 35 - Sobrecargas ndash Piso Metaacutelico (18 kNm2) 17

Figura 36 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura nas Coberturas e Platibandas ndash a) VUT+ (18ordm C) 18

Figura 37 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura nas Vigas e nos Pilares ndash a) VUT+

(18ordm C) 18

Figura 38 - Accedilatildeo do Vento 19

Figura 39 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores nos Alccedilados ndash a) Wx b) Wxx 21

Figura 310 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores nos Alccedilados - a) Wy b) Wyy 21

Figura 311 - Coeficientes de Pressatildeo Interior - a) 1ordm Caso - Pressatildeo b) 2ordm Caso - Succcedilatildeo 21

Figura 312 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes ndashAlccedilados Wx Wxx - a) 1ordf Hipoacutetese 22

Figura 313 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes ndashAlccedilados Wy Wyy - a) 1ordf Hipoacutetese 22

Figura 314 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores Wx - Cobertura 26

Figura 315 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores Wxx - Cobertura 26

Figura 316 - Coeficientes de Pressatildeo Exterior Wy - Cobertura 27

Figura 317 - Coeficientes de Pressatildeo Exterior Wyy - Cobertura 27

Figura 318 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes - Cobertura Wx Wxx ndash a) 1ordf Hipoacutetese 28

Figura 319 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes - Cobertura Wy Wyy ndash a) 1ordf Hipoacutetese 28

Figura 320 - Espetros de Caacutelculo para Accedilotildees Siacutesmicas do Tipo 1 e 2 30

Figura 321 - 4ordm Modo de Vibraccedilatildeo 31

Figura 322 - 1ordm Modo de Vibraccedilatildeo 31

Figura 323 - 90ordm Modo de Vibraccedilatildeo 31

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

VI

Figura 324 - 5ordm Modo de Vibraccedilatildeo 31

Figura 325 - Impulsos de terreno nos muros da cave 32

Figura 41 - Eixos Locais das Lajes 33

Figura 42 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos 34

Figura 43 - M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos 35

Figura 44 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos 35

Figura 45 - V23 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Transversos Positivos 37

Figura 46 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos 39

Figura 47 - M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos 39

Figura 48 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos 40

Figura 49 - V23 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Eforccedilos Transversos Positivos 42

Figura 410 - V13 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Eforccedilos Transversos Positivos 42

Figura 411 - Eixos Locais das Platibandas 43

Figura 412 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos 44

Figura 413 ndash M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos 44

Figura 414 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos 44

Figura 415 - F11 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos 45

Figura 416 - F22 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos 45

Figura 417 - Corte Transversal Tipo das Platibandas 45

Figura 418 - Eixos Locais dos Muros da Cave 46

Figura 419 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos 47

Figura 420 - M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos 47

Figura 421 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos 47

Figura 422 - F11 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos 48

Figura 423 - F22 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos 48

Figura 424 - Identificaccedilatildeo das armaduras dos muros 48

Figura 425 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Frontal 49

Figura 426 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Lateral Direito 49

Figura 427 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Lateral Esquerdo 50

Figura 428 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Tardoz 50

Figura 429 - V23 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Transversos Positivos 51

Figura 430 - V13 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Transversos Positivos 52

Figura 431 - Armaduras das Paredes 52

Figura 432 - Controlo de Fendilhaccedilatildeo nos Muros (025 m x 185 m) 53

Figura 433 - Eixos Locais das Vigas 54

Figura 434 - Envolvente dos Momentos Fletores das Vigas da Cobertura 54

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

VII

Figura 435 - Envolvente dos Esforccedilos Transversos das Vigas da Cobertura 57

Figura 436 - Estado Limite de Fendilhaccedilatildeo na Secccedilatildeo do Apoio de uma das Vigas 62

Figura 437 - Identificaccedilatildeo dos Grupos de Pilares ndash a) Vista em 3D b) Vista em Planta 63

Figura 438 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N= 1587 kN b) N= 2315 kN 64

Figura 439 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 804 kN b) N = - 1022 kN 65

Figura 440 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 14467 kN b) N = - 107 kN 66

Figura 441 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 11142 kN b) N = - 107 kN 66

Figura 442 - Armaduras no Pilares 68

Figura 443 - Estado Limite de Fendilhaccedilatildeo nas Secccedilotildees dos Pilares 69

Figura 51 ndash Vista em 3D do Piso Metaacutelico 75

Figura 52 ndash Raacutecios de Dimensionamento da Combinaccedilatildeo mais condicionante do pilar IPE100 79

Figura 53 - Diagramas de Esforccedilos de Caacutelculo 79

Figura 54 - Folha de Dimensionamento do ˝SAP 2000 para o Pilar IPE100 mais solicitado 84

Figura 55 - Folha de Caacutelculo do ˝SemiComp˝ - Verificaccedilatildeo da Secccedilatildeo Transversal 86

Figura 56 - Folha de Caacutelculo do ˝SemiComp - Verificaccedilatildeo para o Elemento agrave Flexatildeo Composta

com Compressatildeo 87

Figura 57 - Determinaccedilatildeo do Momento Critico - ˝LTBeam˝ 88

Figura 58 - ˝SAP2000˝ - Raacutecios de Dimensionamento da Viga mais solicitada 90

Figura 59 - Diagramas de Esforccedilos na Viga 90

Figura 510 - Folhas de Dimensionamento do ˝SAP2000˝ para a Viga IPE100 94

Figura 511 - Deslocamento Maacuteximo da Viga para a Combinaccedilatildeo ELServiccedilo 96

Figura 512 - Aacutebaco de Dimensionamento dos Cordotildees de Soldadura de acircngulo S235 JR 97

Figura 513 - Pormenor em 3D da ligaccedilatildeo Pilar - Viga 97

Figura 514 - Pormenor em 3D da ligaccedilatildeo na base s do Pilar Rotulado 99

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

IX

IacuteNDICE DE QUADROS

Quadro 11 - Preacute ndash Dimensionamento das Lajes da Cobertura 2

Quadro 12 - Preacute-Dimensionamento das Vigas 3

Quadro 13 - Dimensotildees dos Pilares 5

Quadro 14 - Dimensotildees dos Muros da Cave 6

Quadro 15 - Geometria das Sapatas 7

Quadro 21 - Peso Proacuteprio dos Elementos Estruturais no modelo ˝SAP2000˝ 13

Quadro 22 - Reaccedilotildees Verticais nos Apoios ˝SAP2000˝ 14

Quadro 31 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Negativa ndash Inverno 17

Quadro 32 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Positiva ndash Veratildeo 18

Quadro 33 - Determinaccedilatildeo da Pressatildeo Dinacircmica de Pico 20

Quadro 34 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo x 24

Quadro 35 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo xx 24

Quadro 36 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo y 24

Quadro 37 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo yy 25

Quadro 38 - Accedilatildeo do Vento na Cobertura nas Direccedilotildees x e xx 28

Quadro 39 - Accedilatildeo do Vento na Cobertura nas Direccedilotildees y e yy 29

Quadro 310 - Determinaccedilatildeo dos Espectros de Resposta de Caacutelculo 29

Quadro 41 - Armaduras de Flexatildeo das Lajes da Cobertura 36

Quadro 42 - Verificaccedilatildeo de Esforccedilo Transverso das Lajes da Cobertura 38

Quadro 43 - Armaduras de Flexatildeo da Laje Teacuterrea 41

Quadro 44 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila ao Esforccedilo Transverso da Laje Teacuterrea 43

Quadro 45 - Armaduras dos Muros 51

Quadro 46 - Verificaccedilatildeo do Esforccedilo Transverso Resistente Maacuteximo 52

Quadro 47 - Vigas da Cobertura ndash Armaduras de Flexatildeo 55

Quadro 48 - Dimensionamento ao Esforccedilo Transverso das Vigas da Cobertura 57

Quadro 49 - Armaduras de Esforccedilo Transverso nas Vigas da Cobertura 59

Quadro 410 - Vigas de Coberturas - Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo 62

Quadro 411 - Grupos e Geometria dos Pilares 63

Quadro 412 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo A 64

Quadro 413 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo A 64

Quadro 414 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo B 65

Quadro 415 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo B 65

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

X

Quadro 416 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo C 65

Quadro 417 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo C 66

Quadro 418 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo D 66

Quadro 419 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo D 67

Quadro 420 - Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo 67

Quadro 421 - Cintas nos Pilares 68

Quadro 422 - Armaduras Miacutenimas de Fendilhaccedilatildeo dos Pilares 69

Quadro 423 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila do Solo ndash Combinaccedilotildees Siacutesmicas 71

Quadro 424 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila do Solo ndash Combinaccedilotildees Raras 72

Quadro 425 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila das Sapatas 73

Quadro 51 - Propriedades e Caracteriacutesticas Geomeacutetricas - Perfil IPE 100 76

Quadro 52 - Propriedades e Carateriacutesticas Geomeacutetricas - Perfil T50x6 76

Quadro 53 - Classificaccedilatildeo das Secccedilotildees do Perfil IPE 100 76

Quadro 54 - Classificaccedilatildeo das Secccedilotildees do Perfil T50 x 6 76

Quadro 55 - Processos utilizados no dimensionamento da Estrutura Metaacutelica 77

Quadro 56 - Raacutecios dos Pilares 77

Quadro 57 - Esforccedilos de Caacutelculo mais desfavoraacuteveis na secccedilatildeo do Pilar 79

Quadro 58 - Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Axial de Compressatildeo 80

Quadro 59 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo 80

Quadro 510 - Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Transverso 80

Quadro 511 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Composta (M+N) 81

Quadro 512 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Desviada 81

Quadro 513 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Composta com Esforccedilo Transverso (M+N+V) 81

Quadro 514 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura por Compressatildeo 82

Quadro 515 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura Lateral 82

Quadro 517 ndash Fatores de Interaccedilatildeo kij 83

Quadro 516 - Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes 83

Quadro 518 - Flexatildeo Composta com Compressatildeo 83

Quadro 519 - Deslocamento Horizontal Maacuteximo do Pilar 88

Quadro 520 - Raacutecios das Vigas 89

Quadro 521 - Esforccedilos de Caacutelculo mais desfavoraacuteveis na secccedilatildeo da Viga 90

Quadro 522 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo 91

Quadro 523 - Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Transverso 91

Quadro 524 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura Lateral 92

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

XI

Quadro 526 - Fatores de Interaccedilatildeo kij 92

Quadro 525 - Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes 92

Quadro 527 - Flexatildeo Composta Com Compressatildeo 93

Quadro 528 - Valores dos Esforccedilos em cada Troccedilo da Viga 95

Quadro 529 - Raacutecios das Secccedilotildees mais Esforccediladas e da Encurvadura da Viga 95

Quadro 530 - Raacutecios na Viga 95

Quadro 531 - Raacutecios na Viga 95

Quadro 532 - Deslocamento Maacuteximo da Viga 96

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 1

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

O preacute-dimensionamento do Edifiacutecio da Sala Eleacutetrica e do Posto de Transformaccedilatildeo foi

realizado para todos os elementos estruturais dentro dos criteacuterios de seguranccedila e de

economia definidos pelos Eurocoacutedigos e por outras Normas

Elementos de Betatildeo Armado 11

111 Lajes

A espessura das lajes varia em funccedilatildeo das condiccedilotildees de ligaccedilatildeo ao exterior dos vatildeos da

relaccedilatildeo entre vatildeos dos valores das accedilotildees etc

As lajes da cobertura da Sala Eleacutetrica satildeo do tipo vigadas maciccedilas sendo as lajes de

fundaccedilatildeo teacuterreas assentes num meio elaacutestico

Lajes da Cobertura

O preacute-dimensionamento das lajes da cobertura foi realizado a partir das Eq11 e 12

Em que

d ndash altura uacutetil da laje

Lmenor vatildeo ndash menor dos vatildeos

ϕ ndash diacircmetro do varatildeo da armadura de flexatildeo

c ndash recobrimento das armaduras

Todas as lajes da cobertura foram consideradas armadas numa soacute direccedilatildeo atendendo agrave

Claacuteusula sect531 (5) do EC2 20maior

menor

L

L

As espessuras consideradas para as lajes da cobertura estatildeo indicadas no Quadro 11

yk

50026

menor vatildeoLd

f

(Eq 11)

2h d rec

(Eq 12)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

2

Quadro 11 - Preacute ndash Dimensionamento das Lajes da Cobertura

Betatildeo C2530

fck = 25 Mpa

Accedilo A500 NR

fyk = 500 Mpa Rec= 3 cm

Lajes Lmenor vatildeo

[m]

yk

50026

menor vatildeoLd

f

hadotado

[m]

L11 241 009 016

L12 335 013 016

L13 335 013 016

L14 385 015 016

Na Figura 11 estatildeo identificadas as lajes da cobertura

Laje Teacuterrea

A laje teacuterrea assenta num meio elaacutestico tendo-se considerado no preacute-dimensionamento uma

espessura de 015 m

112 Vigas

O preacute-dimensionamento das vigas foi feito a partir das Eq13 e 14

As dimensotildees consideradas tiveram tambeacutem em conta as dimensotildees dos pilares de 035 m

x 035 m e dos muros da cave de 025 m x 185 m

Figura 11 - Identificaccedilatildeo das Lajes da Cobertura

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 3

10 12

Lh

a (Eq 13)

3 2

h hb (Eq 14)

Em que L representa o vatildeo e h altura

A geometria de todas as vigas para a estrutura do Edifiacutecio estaacute indicada no Quadro 12

Quadro 12 - Preacute-Dimensionamento das Vigas

Betatildeo C2530

fck = 25 Mpa

Accedilo A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 3 cm

Vigas Lvatildeo

[m] 10

Lh

hadotado

[m] Secccedilotildees

[m x m]

V11 385 039 070 030 x 070

V12

335 039 070 030 x 070

335 034 070 030 x 070

385 039 070 030 x 070

V13

335 039 070 030 x 070

335 034 070 030 x 070

385 039 070 030 x 070

V14 398 040 070 030 x 070

398 040 070 030 x 070

V15 796 080 070 030 x 070

V16 796 080 070 030 x 070

241 024 070 030 x 070

V17

398 040 070 030 x 070

398 040 070 030 x 070

241 024 070 030 x 070

VF1 385 039 060 025 x 060

VF2 241 024 060 025 x 060

VF3 241 024 060 035 x 060

Na Figura 12 representa-se a identificaccedilatildeo de todas as vigas da cobertura

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

4

113 Pilares

O preacute-dimensionamento dos pilares foi realizado a partir da Eq15 com base nos esforccedilos

NEd determinados em funccedilatildeo das aacutereas de influecircncia de cada um tendo-se considerado para ν

o valor de 065

Em que

Ac ndash aacuterea da secccedilatildeo transversal dos pilares

NEd ndash valor de caacutelculo do esforccedilo axial

ν ndash esforccedilo axial reduzido para a combinaccedilatildeo fundamental dos estados limites uacuteltimos

fcd ndash valor de caacutelculo da tensatildeo de rotura do betatildeo agrave compressatildeo

No Quadro 13 estatildeo indicados a geometria dos pilares

Edc

cd

NA

f

(Eq 15)

Figura 12 ndash Identificaccedilatildeo das Vigas da Cobertura

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 5

Quadro 13 - Dimensotildees dos Pilares

Betatildeo C2530

fck= 25 Mpa

Accedilo A500

fyk= 500 Mpa Rec= 3 cm

Pilares H

[m]

Secccedilotildees

Transversais

[m x m]

P11 465 035 x 035

P12 465 035 x 035

P13 465 035 x 035

P14 465 035 x 035

P15 465 035 x 035

P16 465 035 x 035

P17 465 035 x 035

P18 465 035 x 035

P19 465 035 x 035

P110 465 035 x 035

P111 465 035 x 035

P112 465 035 x 035

Na Figura 13 estatildeo identificados em planta todos os pilares

Figura 13 - Identificaccedilatildeo dos Pilares

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

6

114 Muros da Cave

A espessura dos muros da cave foi definida com base nos esforccedilos provenientes do peso

proacuteprio e dos impulsos do terreno tendo-se considerado uma espessura de 025 m para todos

os muros

Quadro 14 - Dimensotildees dos Muros da Cave

Betatildeo C2530

fck = 25 Mpa

Accedilo A500

fyk = 500 Mpa Rec= 3 cm

Muros

da Cave

Lvatildeo

[m]

Secccedilotildees

Transversais

[m x m] p11 335 025 x 185

p12 335 025 x 185

p13 385 025 x 185

p14 398 025 x 185

p15 398 025 x 185

p16 398 025 x 185

p17 398 025 x 185

p18 335 025 x 185

p19 335 025 x 185

p110 385 025 x 185

115 Platibandas

As platibandas foram dimensionadas em funccedilatildeo dos pormenores dos desenhos do projeto

de arquitetura tendo-se considerado secccedilotildees com as dimensotildees de 012 m x 11 m

116 Sapatas

O preacute-dimensionamento das sapatas foi efetuado de modo a garantir que os esforccedilos da

superestrutura fossem inferiores agraves tensotildees admissiacuteveis do terreno de fundaccedilatildeo

De referir que na estrutura deste Edifiacutecio os momentos fletores nas bases dos pilares satildeo

absorvidos diretamente pelas vigas de fundaccedilatildeo razatildeo pela qual as sapatas foram calculadas

soacute para os esforccedilos axiais

As dimensotildees em planta das sapatas Amin foram calculadas pela expressatildeo

Considerou-se para a tensatildeo admissiacutevel no terreno de fundaccedilatildeo 025 MPa

No Quadro 15 indicam-se as dimensotildees das sapatas

(Eq 16) pilar

minadm

NA

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 7

Quadro 15 - Geometria das Sapatas

Betatildeo C2530

fck=25 Mpa

Accedilo A500

fyk=500 Mpa Rec=4 cm

Sapatas H

[m]

Secccedilotildees

Transversais

[m x m]

S11 030 125 x 125

S12 030 125 x 125

S13 03 125 x 125

S14 030 125 x 125

S15 030 125 x 125

S16 030 125 x 125

S17 030 125 x 125

S18 030 125 x 125

S19 030 125 x 125

S110 030 125 x 125

S111 030 125 x 125

S112 030 125 x 125

Na Figura 14 estaacute representada a planta de fundaccedilotildees do Edifiacutecio

Figura 14 - Planta de Fundaccedilotildees

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

8

Elementos Metaacutelicos 12

121 Estrutura de Suporte da Sala Eleacutetrica

O preacute-dimensionamento das estruturas metaacutelicas que servem de suporte aos equipamentos

da Sala Eleacutetrica foi feito com base num poacutertico tipo que se repete de um modo idecircntico ao

longo da estrutura

O esqueleto estrutural inclui as vigas principais IPE100 orientadas segundo as duas

direccedilotildees ortogonais e as vigas secundaacuterias T50x6 colocadas entre as vigas principais

Este esqueleto estaacute apoiado em pilares IPE100 ligados agrave laje teacuterrea

As Figuras 15 16 e 17 mostram duas plantas e um corte tipo das estruturas metaacutelicas

Figura 15 - Planta do Piso Metaacutelico

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 9

Figura 16 - Localizaccedilatildeo dos Pilares Metaacutelicos

Figura 17- Corte Transversal Tipo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

10

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

11

2 MODELACcedilAtildeO ESTRUTURAL

A anaacutelise da estrutura foi efetuada com base num conjunto de modelos de caacutelculo

realizados a partir de um programa de elementos finitos ˝SAP2000˝ versatildeo 17

Os modelos estudados foram definidos a partir da geometria da estrutura que foi preacute-

dimensionada no capiacutetulo anterior

Modelo de Caacutelculo 21

211 Estrutura de Betatildeo Armado

Os modelos foram definidos a partir da geometria da estrutura tendo-se considerado

elementos do tipo ˝barra˝ para simular as vigas e os pilares e elementos do tipo ˝shell-thick˝

para simular as lajes os muros e as platibandas

A laje teacuterrea foi considerada apoiada em apoios elaacutesticos (ver Figura 23)

O caacutelculo da rigidez das molas foi feito com base na aacuterea de influecircncia de cada noacute da

malha tipo da laje teacuterrea para um coeficiente de reaccedilatildeo do solo Ks calculado do seguinte

modo

Em que

Es = 3000 kNm2 (argila muito dura)

B = 1 m

ν = 04 (argila muito dura)

Nas Figuras seguintes representa-se os modelos final da estrutura da Sala Eleacutetrica e do

Posto de Transformaccedilatildeo considerados no ˝SAP2000 ˝

21

ss

EK

B

(Eq 21)

Ks= 35700 kNm3

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

12

212 Estruturas Metaacutelicas

A Figura 24 mostra as estruturas metaacutelicas do piso teacutecnico (cave) cujo pavimento serve de

suporte aos equipamentos eleacutetricos da Sala Eleacutetrica

Figura 22 - Modelo Unifilar - Vistas em 3D

Figura 23 - Laje Teacuterrea

Figura 21 - Modelo Unifilar - Vistas em 3D

2 MODELACcedilAtildeO ESTRUTURAL

Maria Isabel Balboa Antunes 13

Validaccedilatildeo dos Modelos no ˝SAP2000˝ 22

Sempre que possiacutevel procedeu-se agrave verificaccedilatildeo e validaccedilatildeo dos diferentes ficheiros de

dados e de resultados obtidos nas anaacutelises realizadas

A validaccedilatildeo dos diferentes modelos foi feita atraveacutes das seguintes verificaccedilotildees

Comparaccedilatildeo do peso proacuteprio total das estruturas lajes vigas e pilares calculadas a

numa folha em ˝Excel˝ com os resultados obtidos pelo somatoacuterio das cargas verticais

do programa de elementos finitos

Anaacutelise criacutetica das deformaccedilotildees determinadas a partir do ˝SAP2000˝

Verificaccedilatildeo da orientaccedilatildeo dos eixos principais dos diferentes elementos com base nos

sistemas de eixos para os noacutes e para as barras do programa de caacutelculo automaacutetico

Nos Quadros 21 e 22 representam-se alguns dos estudos realizados que serviram para a

validaccedilatildeo dos modelos

Quadro 21 - Peso Proacuteprio dos Elementos Estruturais no modelo ˝SAP2000˝

Elementos Estruturais Peso Proacuteprio

[kN]

P - 035 m x 035 m 1727

V - 03 m x 07 m 3234

L16 4488

L12 1495

P1 - 025 m x 185 m 4605

Peso Total 1555

Figura 24 - Modelo Extrudido da Estrutura do Piso Metaacutelico

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

14

Quadro 22 - Reaccedilotildees Verticais nos Apoios ˝SAP2000˝

Em que

P - 035 m x 035 m ndash pilares

V - 030 m x 070 m ndash vigas

L16 ndash lajes de cobertura com espessuras de 016 m

L12 ndash platibandas com espessuras de 012 m

p1 - 025 m x 185 m ndash parede do muro de fundaccedilatildeo

Identificaccedilatildeo dos

Apoios

Reaccedilotildees Verticais

F3

[kN]

2 1316

3 1007

4 1677

22 664

24 443

26 2150

53 1032

54 1583

55 1668

57 1102

58 145

2349 1454

Peso Total 1555

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

15

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Peso Proacuteprio 31

O peso proacuteprio dos elementos de betatildeo armado e metaacutelicos foi considerado de forma

automaacutetica pelo programa de caacutelculo atraveacutes da introduccedilatildeo das caracteriacutesticas geomeacutetricas e

dos materiais constituintes betatildeo armado e accedilo dos perfis laminados conforme se indica na

Figura 31

Figura 31 - Definiccedilatildeo dos Materiais ˝SAP2000˝

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

16

Restantes Cargas Permanentes 32

Nas Figuras 32 e 33 representam-se as restantes cargas permanentes consideradas

a)

b)

Sobrecargas 33

As sobrecargas que atuam nas estruturas estatildeo indicadas nas Figuras 34 e 35

Figura 32 - Restantes Cargas Permanentes ndash a) Laje da Cobertura (15 kNm2)

b) Laje Teacuterrea (2 kNm2)

Figura 33 - Restantes Cargas Permanentes - Piso Metaacutelico (15 kNm2)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 17

a)

b)

Temperatura 34

A quantificaccedilatildeo das variaccedilotildees uniformes de temperatura consta nos Quadros 31 e 32 e nas

Figuras 36 e 37

Quadro 31 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Negativa ndash Inverno

Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Negativa - Inverno

H

[m]

Tmin

[ordmC]

Tmin(H)

[ordmC]

Tout = Tmin

[ordmC]

Tin

[ordmC]

T

[ordmC]

T0

[ordmC]

ΔTu-

[ordmC]

100 0 -05 -05 18 875 15 -625

Figura 34 - Sobrecargas ndash a) Laje da Cobertura (04 kNm2) b) Laje Teacuterrea (2 kNm

2)

Figura 35 - Sobrecargas ndash Piso Metaacutelico (18 kNm2)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

18

Quadro 32 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Positiva ndash Veratildeo

Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Positiva - Veratildeo

H

[m]

Tmax

[ordmC]

Tmax(H)

[ordmC]

Tout = Tmax + Tcor

[ordmC]

Tin

[ordmC]

T

[ordmC]

T0

[ordmC]

ΔTu+

[ordmC]

100 40 39 41 25 33 15 18

a)

b)

a)

b)

Figura 36 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura nas Coberturas e Platibandas ndash a) VUT+

(18ordm C)

b) VUT

- (- 625ordm C)

Figura 37 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura nas Vigas e nos Pilares ndash a) VUT+

(18ordm C)

b) VUT

- (- 625ordm C)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 19

Vento 35

As accedilotildees provenientes do vento conforme se indica na Figura 38 produzem forccedilas nas

quatro direccedilotildees ortogonais

Wx ndash direccedilatildeo do vento em x com sentido positivo

Wxx ndash direccedilatildeo do vento em x com sentido negativo

Wy ndash direccedilatildeo do vento em y com sentido positivo

Wyy ndash direccedilatildeo do vento em y com sentido negativo

De modo a simplificar a accedilatildeo do vento no modelo em estudo considerou-se para o Edifiacutecio

da Sala Eleacutetrica e do Posto de Transformaccedilatildeo uma geometria em planta retangular

351 Pressatildeo dinacircmica de Pico

No Quadro 33 indicam-se os paracircmetros que permitiram quantificar a accedilatildeo do vento de

acordo com o que foi jaacute indicado na Memoacuteria Descritiva

Figura 38 - Accedilatildeo do Vento

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

20

Quadro 33 - Determinaccedilatildeo da Pressatildeo Dinacircmica de Pico

Paracircmetros de caacutelculo da Pressatildeo Dinacircmica de Pico

Altura de referecircncia h le b ze = 41 m

Valor baacutesico da velocidade de referecircncia do vento Zona A νb0 = 27 ms

Coeficiente de direccedilatildeo cdir = 10

Coeficiente de sazatildeo cseason = 10

Velocidade de referecircncia do vento νb= cdirmiddot cseasonmiddot νb0 νb = 27 ms

Categoria do Terreno II Comprimento de rugosidade z0 = 005 m

Altura miacutenima zmin = 2 m

Altura maacutexima zmax = 200 m

zmin le z le zmax z = 41 m 2 le z le 200

Coeficiente de terreno dependente

do comprimento de rugosidade z0

kr = 019

Coeficiente de rugosidade cr(z) = krmiddot ln(zz0) cr(z) = 0837

Coeficiente de orografia c0(z) = 10

Velocidade meacutedia do vento νm(z) =cr(z)middotc0(z)middotνb νm(z) = 27 ms

Coeficiente de turbulecircncia kI = 10

Intensidade de turbulecircncia

Iv(z) = 023

Massa voluacutemica do ar ρ = 125kgm3

Pressatildeo dinacircmica de pico

qp(z) = 183 kNm2

352 Coeficientes de Pressatildeo nos Alccedilados

Os coeficientes de pressatildeo determinados anteriormente para os alccedilados constam nas figuras

seguintes

119896119903 = 019 ∙ (1199110

1199110119868119868)

007

Iv(z) = 119896119868

119888119900(119911) middot ln (1199111199110

)

119902119901(z) = [1 + 7119868119907(119911)] middot1

2middot 120588 middot 1205841198982(119911)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 21

Coeficientes de Pressatildeo Exteriores

a)

b)

a)

b)

Coeficientes de Pressatildeo Interiores

Na Figura 311 estatildeo indicados os coeficientes de pressatildeo interiores (pressotildees e succcedilotildees)

a)

b)

Figura 39 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores nos Alccedilados ndash a) Wx b) Wxx

Figura 310 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores nos Alccedilados - a) Wy b) Wyy

Figura 311 - Coeficientes de Pressatildeo Interior - a) 1ordm Caso - Pressatildeo b) 2ordm Caso - Succcedilatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

22

Coeficientes de Pressatildeo Resultantes

Para cada direccedilatildeo e sentido da accedilatildeo do vento foram considerados duas hipoacuteteses para os

coeficientes de pressatildeo interiores (pressotildees e succcedilotildees) que em conjunto com os coeficientes

de pressatildeo exteriores originam oito hipoacuteteses diferentes para as accedilotildees do vento

Nas figuras seguintes indicam-se os coeficientes de pressatildeo resultantes

a)

b)

a)

b)

353 Accedilatildeo do Vento nos Pilares

A partir da pressatildeo dinacircmica de pico e dos coeficientes de pressatildeo nos alccedilados

determinaram-se as forccedilas do vento nos pilares com base nas larguras de influecircncia dos

Figura 312 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes ndashAlccedilados Wx Wxx - a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

Figura 313 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes ndashAlccedilados Wy Wyy - a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 23

mesmos obtendo-se assim os valores das forccedilas distribuiacutedas que se encontram resumidos nos

Quadros 34 a 37

Sendo

Fw ndash forccedila da accedilatildeo do vento

cpResultante ndash coeficiente de pressatildeo resultante

Linfluecircncia ndash largura de influecircncia dos pilares

FwdistPilar ndash forccedila distribuiacuteda no pilar

B ndash alccedilado de barlavento

S ndash alccedilado de sotavento

LE ndash alccedilado lado esquerdo

LD ndash alccedilado lado direito

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

24

Quadro 34 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo x

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wx

Wx1 (1ordf Hipoacutetese) Wx2 (2 ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm] Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -05 -04 P1 12 05 -05 -19 -19 E 00 00 P1 12 10 00 -12 -12

A -14 -12 P2 32 14 -14 -28 -28 A -09 -07 P2 32 26 00 -14 -14

B -10 -08 P3 398 17 -18 -30 -30 B -05 -04 P3 398 33 00 -15 -15

C -07 -06 P4 20 09 -09 -11 -11 C -02 -02 P4 20 165 00 -03 -03

Quadro 35 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo xx

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wxx

Wxx1 (1 ordf Hipoacutetese) Wxx2 (2 ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm] Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -05 -04 P1 12 05 -05 -22 -22 E 00 00 P1 12 10 00 -14 -14

A -14 -12 P2 32 14 -14 -30 -30 A -09 -07 P2 32 26 00 -15 -15

B -10 -08 P3 398 17 -18 -28 -28 B -05 -04 P3 398 33 00 -14 -14

C -07 -06 P4 20 09 -09 -10 -10 C -02 -02 P4 20 16 00 -028 -03

Quadro 36 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo y

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wy

Wy1 (1ordf Hipoacutetese) Wy2 (2ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm] Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -06 -05 P1 17 07 -08 -23 -23 E 00 00 P1 17 14 00 -15 -15

A -14 -12 P2 335 15 -15 -33 -33 A -09 -07 P2 335 28 00 -16 -16

B -10 -08 P3 36 16 -164 -26 -26 B -05 -04 P3 36 30 00 -13 -13

C -07 -06 P4 19 08 -09 -07 -07 C -02 -02 P4 19 16 00 -02 -02

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 25

Quadro 37 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo yy

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wyy

Wyy1 (1ordf Hipoacutetese) Wyy2 (2ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -06 -05 P1 17 07 -08 -14 -14 E 00 00 P1 17 14 00 -09 -09

A -14 -12 P2 335 15 -15 -26 -26 A -09 -07 P2 335 28 00 -13 -13

B -10 -08 P3 36 16 -16 -33 -33 B -05 -04 P3 36 30 00 -16 -16

C -07 -06 P4 19 08 -09 -12 -12 C -02 -02 P4 19 16 00 -03 -03

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

26

354 Accedilatildeo do Vento nas Platibandas

Para a determinaccedilatildeo das forccedilas resultantes exercidas sobre as platibandas foram

considerados por simplificaccedilatildeo os mesmos valores dos coeficientes de pressatildeo exteriores dos

alccedilados

Em relaccedilatildeo aos valores dos coeficientes de pressatildeo interiores apenas foram considerados os

valores positivos (cpi = +02) por questotildees de seguranccedila

355 Coeficientes de Pressatildeo na Cobertura

Nas Figuras 314 a 317 estatildeo indicados os coeficientes de pressatildeo para as direccedilotildees do

vento na cobertura

Coeficientes de Pressatildeo Exteriores

Figura 314 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores Wx - Cobertura

Figura 315 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores Wxx - Cobertura

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 27

Coeficientes de Pressatildeo Interiores

Os coeficientes de pressatildeo interiores foram jaacute indicados em 352

Coeficientes de Pressatildeo Resultantes

Na zona da cobertura foram tambeacutem considerados oito hipoacuteteses para a accedilatildeo do vento em

funccedilatildeo das diferentes direccedilotildees sentidos e coeficientes de pressatildeo exteriores e interiores

Os coeficientes de pressatildeo resultantes estatildeo indicados nas Figuras 318 e 319 e nos

Quadros 38 e 39

Figura 317 - Coeficientes de Pressatildeo Exterior Wyy - Cobertura

Figura 316 - Coeficientes de Pressatildeo Exterior Wy - Cobertura

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

28

a)

b)

a)

b)

Quadro 38 - Accedilatildeo do Vento na Cobertura nas Direccedilotildees x e xx

Wx Wxx

1ordf Hipoacutetese 2ordf Hipoacutetese

Zonas hhp qp(z) cscd cpResultante Fw

[kNm2]

cpResultante Fw

[kNm2]

F

0367 08268 1

-03 -02 -080 -07

G -03 -02 -075 -06

H -05 -04 -10 -08

I 00 00 -05 -04

Figura 318 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes - Cobertura Wx Wxx ndash a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

Figura 319 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes - Cobertura Wy Wyy ndash a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 29

Quadro 39 - Accedilatildeo do Vento na Cobertura nas Direccedilotildees y e yy

Wy Wyy

1ordf Hipoacutetese 2ordf Hipoacutetese

Zonas hhp qp(z) cscd cpResultante Fw

[kNm2]

cpResultante Fw

[kNm2]

F

0367 08268 1

-03 -02 -080 -07

G -03 -02 -075 -06

H -05 -04 -10 -08

I 00 00 -05 -04

Sismo 36

A accedilatildeo siacutesmica foi realizada a partir dos espectros de resposta segundo o EC8 previstos

para o territoacuterio nacional para o concelho onde o edifiacutecio iraacute ser construiacutedo

O Quadro 310 indica alguns dos paracircmetros necessaacuterios no caacutelculo dos espectros de

resposta

Quadro 310 - Determinaccedilatildeo dos Espectros de Resposta de Caacutelculo

Paracircmetros de Espectros de

Resposta de Caacutelculo

Accedilatildeo Siacutesmica

Tipo 1

Accedilatildeo Siacutesmica

Tipo 2

Tipo de Terreno B B

Zona Siacutesmica 12 23

Classe de Importacircncia II II

γI 1 1

agR (ms2) 2 17

ag (ms2) 2 17

Smaacutex 135 135

TB(s) 01 01

TC(s) 06 025

TD(s) 20 20

12 13

ξ () 5 5

η 1 1

q 15 15

β 02 02

2 2

maxmax

1 ms 4 ms

1= 1

3

g

g

a

SS S a

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

30

Considerando o valor recomendado de β igual a 02 e os paracircmetros definidos

anteriormente foi possiacutevel definir os espectros de resposta horizontais elaacutesticos representados

na Figura 320

Figura 320 - Espetros de Caacutelculo para Accedilotildees Siacutesmicas do Tipo 1 e 2

No programa de elementos finitos que serviu para o estudo da accedilatildeo siacutesmica introduziram-

se em ficheiros ˝txt˝ as funccedilotildees espetrais de caacutelculo para as accedilotildees siacutesmicas do Tipo 1 e 2

conforme se indica na Figura 320

As combinaccedilotildees das accedilotildees siacutesmicas horizontais estatildeo de acordo com a Claacuteusula sect43351

(3) da NP EN 1998-1 tendo-se considerado que as componentes horizontais U1 e U2 atuam

simultaneamente combinadas segundo os seguintes criteacuterios

Em que

+ ndash significa a combinar com

EEdx ndash representa os esforccedilos devidos agrave aplicaccedilatildeo da accedilatildeo siacutesmica segundo x

EEdy ndash representa os esforccedilos devidos agrave aplicaccedilatildeo da mesma accedilatildeo siacutesmica segundo y

000

050

100

150

200

250

300

350

400

450

0 05 1 15 2 25 3 35 4

Sd

[ms

2]

T

[s]

Espetros de Caacutelculo Tipo 1 e 2 (5 de amortecimento)

Accedilatildeo Siacutesmica Tipo 1

Accedilatildeo Siacutesmica Tipo 2

03Ed X Ed YE E (Eq 31)

03 Ed X Ed YE E (Eq 32)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 31

A partir da funccedilatildeo ˝mass source˝ do SAP2000 foram definidas as massas consideradas

na anaacutelise siacutesmica que incluiacuteram as restantes cargas permanentes e as sobrecargas sendo que

as sobrecargas foram multiplicadas pelo coeficiente ψ2

A resposta dinacircmica da estrutura foi obtida a partir de uma anaacutelise modal tendo-se

considerado o nuacutemero de modos de vibraccedilatildeo necessaacuterios de modo a obterem-se fatores de

participaccedilatildeo modais superiores a 90 nas duas direccedilotildees principais x e y

Apresentam-se nas Figuras 321 a 324 os modos com maior participaccedilatildeo de massa

1ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (y-y) 125

f = 165 Hz

T = 0605 s

4ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (y-y) 484

f = 52 Hz

T = 019 s

Figura 321 - 1ordm Modo de Vibraccedilatildeo

5ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (x-x) 47

f = 62 Hz

T = 0605 s

90ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (y-y) 19

f = 384 Hz

T = 003 s

Figura 322 - 4ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 321 - 1ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 324 - 90ordm Modo de Vibraccedilatildeo Figura 323 - 5ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 322 - 4ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 323 - 5ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 324 - 90ordm Modo de Vibraccedilatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

32

Impulso das Terras 37

Os impulsos das terras foram simulados atraveacutes de uma carga triangular aplicada nos

muros da cave que delimitam o Edifiacutecio em todo o periacutemetro (ver Figura 325)

Figura 325 - Impulsos de terreno nos muros da cave

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

33

4 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA DE BETAtildeO ARMADO

Para o dimensionamento dos elementos de betatildeo armado foram retirados os esforccedilos do

modelo de caacutelculo e calculadas as armaduras longitudinais e transversais das lajes vigas

pilares e sapatas segundo os criteacuterios de dimensionamento definidos na Memoacuteria Descritiva

As lajes e as vigas foram dimensionadas a partir de tabelas elaboradas em folhas de caacutelculo

em ˝Excel˝ realizadas para este Projeto tendo-se utilizado tambeacutem o software de caacutelculo

˝Gala Reinforcement˝ para o dimensionamento orgacircnico das platibandas dos pilares e dos

muros da cave

Lajes 41

De um modo geral as lajes que constituem os pavimentos dos edifiacutecios soacute satildeo

dimensionadas para cargas verticais perpendiculares ao seu plano meacutedio sendo a resistecircncia

agraves accedilotildees horizontais garantida pelo esqueleto estrutural dos pilares e das vigas

411 Dimensionamento

O dimensionamento das lajes foi feito a partir dos esforccedilos envolventes de caacutelculo

determinados nas duas direccedilotildees principais para as combinaccedilotildees de accedilotildees mais desfavoraacuteveis

dos estados limites uacuteltimos

Os eixos principais das lajes satildeo os indicados na Figura 41

Figura 41 - Eixos Locais das Lajes

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

34

Os esforccedilos finais dos momentos de caacutelculo foram obtidos a partir dos seguintes criteacuterios

de combinaccedilatildeo

M11 ge 0 M+

Ed11 = M11 + |M12|

M11 lt 0 M-Ed11 = M11 - |M12|

M22 ge 0 M+

Ed22 = M22 + |M12|

M22 lt 0 M-Ed22 = M22 - |M12|

412 Lajes da Cobertura

4121 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Flexatildeo

Nas figuras seguintes satildeo indicados os momentos positivos e negativos para as

combinaccedilotildees envolventes mais desfavoraacuteveis das lajes da cobertura determinados no modelo

desenvolvido no ˝SAP2000˝

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 42 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 35

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Para as armaduras de flexatildeo respeitaram-se os criteacuterios de dimensionamento indicados na

Memoacuteria Descritiva

O Quadro 41 indica todos os paracircmetros e expressotildees necessaacuterias ao dimensionamento das

lajes do Edifiacutecio

Figura 43 - M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 44 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

36

Materiais

Armaduras de Flexatildeo Principais Armaduras de Distribuiccedilatildeo C2530

fck = 25 Mpa

b = 1m

h = 016 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 3 cm

d = 013 m

Lajes Combinaccedilotildees MEd

[kNmm] μ

ω Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras 02 As

[cm2m]

Asadotadodist

[cm2m]

Armaduras

L11 Env_ELU

M11Ed+ 3 0011 0011 053 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -15 0005 0005 027 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 25 0009 0009 044 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -5 0018 0018 089 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

L12 Env_ELU

M11Ed+ 8 0028 0029 144 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -5 0018 0018 089 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

L13 Env_ELU

M11Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -2 0007 0007 036 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -65 0023 0023 116 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

L14 Env_ELU

M11Ed+ 8 0028 0029 144 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -7 0025 0025 125 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

Quadro 41 - Armaduras de Flexatildeo das Lajes da Cobertura

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 37

4122 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Esforccedilo Transverso

O dimensionamento ao esforccedilo transverso das lajes da cobertura foi realizado com base

nos esforccedilos envolventes mais condicionantes tendo em a conta a resistecircncia do betatildeo ao

corte

Esforccedilos de Caacutelculo V23 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

O Quadro 42 resume as verificaccedilotildees realizadas para o esforccedilo transverso

Figura 45 - V23 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Transversos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

38

4123 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo de Fendilhaccedilatildeo

Em lajes com traccedilotildees axiais pouco significativas dispensa-se a verificaccedilatildeo da fendilhaccedilatildeo

4124 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo de Deformaccedilatildeo

As deformaccedilotildees maacuteximas em todas as lajes da cobertura satildeo inferiores agrave deformaccedilatildeo

admissiacutevel (δ lt L250)

413 Laje Teacuterrea

4131 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Flexatildeo

Os esforccedilos de caacutelculo para a determinaccedilatildeo das armaduras de flexatildeo satildeo os indicados nas

Figuras 46 a 48

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck =25 Mpa

b = 1m

h = 016 m

A500

fyk = 500Mpa

Rec= 3 cm

d = 013 m

Lajes Combinaccedilatildeo VEd

[kN] CRdc k ρ1 k1 σcp νmin

VRdc

[kN] Obs

L11 Env_ELU VEd23

+ 14 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -7 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

L12 Env_ELU VEd23

+ 41 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -33 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

L13 Env_ELU VEd23

+ 38 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -30 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

L14 Env_ELU

VEd23+ 25 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -11 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

Quadro 42 - Verificaccedilatildeo de Esforccedilo Transverso das Lajes da Cobertura

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 39

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 46 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 47 - M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

40

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

No Quadro 43 resume-se o dimensionamento da laje teacuterrea

Figura 48 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 41

Materiais

Armaduras de Flexatildeo Principais Armaduras de Distribuiccedilatildeo C2530

fck = 25 Mpa

b = 1 m

h = 015 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 011 m

Lajes Combinaccedilotildees MEd

[kNm] 120641

120654

Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras 02 As

[cm2m]

Asadotadodist

[cm2m]

Armaduras

LT1 Env_ELU

M11Ed+ 5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

M11Ed- -5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

M22Ed+ 5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

M22Ed- -5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

Quadro 43 - Armaduras de Flexatildeo da Laje Teacuterrea

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

42

4132 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Esforccedilo Transverso

As figuras seguintes representam os diagramas das envolventes mais desfavoraacuteveis do

esforccedilo transverso empregues na verificaccedilatildeo de seguranccedila das lajes

Esforccedilos de Caacutelculo V23 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo V13 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

No Quadro 44 eacute feita a verificaccedilatildeo de seguranccedila da laje ao esforccedilo transverso

Figura 410 - V13 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Eforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Eforccedilos Transversos Negativos

Figura 49 - V23 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Eforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Eforccedilos Transversos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 43

Platibandas 42

421 Dimensionamento

O dimensionamento foi realizado tendo-se considerado os momentos fletores M11 M22 e

M12 e os esforccedilos axiais F11 e F22 de caacutelculo tendo as armaduras sido calculadas com recurso

ao ˝GaLa Reinforcement˝ a partir de aacutebacos de flexatildeo composta

A Figura 411 indica os eixos das lajes das platibandas

422 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Verticais e Horizontais

Nas Figuras seguintes estatildeo indicados esforccedilos das combinaccedilotildees envolventes maacuteximas e

miacutenimas de caacutelculo

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 1 m

h = 015 m

A500

fyk= 500Mpa

Rec= 4 cm

d = 011 m

Lajes Combinaccedilatildeo VEd

[kN] CRdc k ρ1 k1 σcp νmin

VRdc

[kN] Obs

LT1 Env_ELU VEd23

+ 23 012 2 0001 015 0 049 544 Verifica

VEd23- -13 012 2 0001 015 0 049 544 Verifica

Quadro 44 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila ao Esforccedilo Transverso da Laje Teacuterrea

Figura 411 - Eixos Locais das Platibandas

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

Alccedilado Tardoz Alccedilado Esquerdo

Alccedilado Direito Alccedilado Frontal

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

44

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 412 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 413 ndash M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 414 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 45

Esforccedilos de Caacutelculo F11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo F22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Armaduras horizontais e verticais

Na Figura 417 indica-se as armaduras resultantes dos caacutelculos efetuados

Figura 415 - F11 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 416 - F22 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 417 - Corte Transversal Tipo das Platibandas

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

46

423 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo da Fendilhaccedilatildeo

A fendilhaccedilatildeo foi tambeacutem analisada tendo-se constatado que as aberturas satildeo inferiores aos

maacuteximos regulamentares

Muros 43

431 Dimensionamento

O dimensionamento das paredes dos muros foi feito aos Estados Limites Uacuteltimos e de

Utilizaccedilatildeo tendo-se considerado os momentos fletores M11 M22 e M12 e os esforccedilos axiais F11

e F22 de caacutelculo

Na Figura 418 indica-se os eixos locais dos muros da cave

432 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Verticais e Horizontais

Nas Figuras 419 a 423 estatildeo indicados os esforccedilos das combinaccedilotildees envolventes maacuteximas

e miacutenimas necessaacuterios no caacutelculo das armaduras dos muros da cave

Figura 418 - Eixos Locais dos Muros da Cave

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

Alccedilado Esquerdo Alccedilado Tardoz

Alccedilado Direito Alccedilado Frontal

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 47

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

a)

b)

Figura 419 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 421 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 420 - M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

48

Esforccedilos de Caacutelculo F11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

Esforccedilos de Caacutelculo F22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Dimensionamento Orgacircnico

As paredes dos muros comportam-se como vigas-paredes e as armaduras satildeo as indicadas

na Figura 424

a) b)

Figura 423 - F22 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 422 - F11 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 424 - Identificaccedilatildeo das armaduras dos muros

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 49

Simbologia

As aacutereas das armaduras horizontais e verticais dos muros foram calculadas

independentemente nas duas direccedilotildees a partir dos esforccedilos de caacutelculo F11 + M11 e F22 + M22

tal como mostram os aacutebacos das Figuras 425 a 428

Muros do Alccedilado Frontal

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

Armaduras Muros do Alccedilado Lateral Direito

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

ndash Armaduras horizontais superiores e inferiores

ndash Armaduras horizontais

ndash Armaduras verticais

Figura 425 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Frontal

Figura 426 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Lateral Direito

B A+C

B A+C

A

B

C

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

50

Muros do Alccedilado Lateral Esquerdo

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

Muros do Alccedilado Tardoz

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

No Quadro 45 indica-se um quadro resumo das armaduras dos muros

Figura 427 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Lateral Esquerdo

Figura 428 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Tardoz

B

B

A+C

A+C

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 51

Quadro 45 - Armaduras dos Muros

Materiais

Armaduras

Armaduras C2530

fck = 25Mpa

b = 012 m

h = 11 m

A500

fyk =500Mpa

Rec = 4cm

d = 181m

Secccedilotildees Faces

Esforccedilos

de

Caacutelculo

Ashmin

[cm2m]

Ashadotada

[cm2m]

Armaduras

Esforccedilos

de

Caacutelculo

Asvmin

[cm2m]

Asv adotada

[cm2m] Armaduras

Alccedilado

Frontal

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

Alccedilado

Lateral

Direito

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

Alccedilado

Esquerdo

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

Alccedilado

Tardoz

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

433 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Transversais

As figuras seguintes representam os diagramas de esforccedilos transversos mais desfavoraacuteveis

de todos os muros na verificaccedilatildeo ao esforccedilo transverso

Esforccedilos de Caacutelculo V23 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 429 - V23 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Transversos Negativos

B A+C

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

52

Esforccedilos de Caacutelculo V13 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

O Quadro seguinte apresenta a verificaccedilatildeo do esforccedilo transverso resistente maacuteximo das

paredes dos muros

Quadro 46 - Verificaccedilatildeo do Esforccedilo Transverso Resistente Maacuteximo

Materiais

Esforccedilo Transverso Resistente Maacuteximo

C2530

fck= 25 Mpa

b = 025m

h= 185 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 181 m

Muros Combinaccedilatildeo VEd

[kN] acw ν

θ [deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

p1 ENV_ELU 70 1 054 45 1833 Verifica

Na Figura 431 indica-se as armaduras adotadas na secccedilatildeo das paredes dos muros

Figura 431 - Armaduras das Paredes

Figura 430 - V13 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Transversos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 53

434 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo da Fendilhaccedilatildeo

O controlo da fendilhaccedilatildeo foi realizado atraveacutes do programa ˝Gala Reinforcement˝ tendo-

se determinado as dimensotildees maacuteximas das fendas com base nos esforccedilos mais

condicionantes

Em que

es ndash extensatildeo meacutedia dos varotildees

ec ndash extensatildeo do betatildeo

Srm ndash espaccedilamento meacutedio entre fendas

Wm ndash espessura meacutedia das aberturas ao eixo dos varotildees

Wk ndash espessura de caacutelculo das aberturas ao eixo dos varotildees

Ws ndash espessura de caacutelculo das aberturas agrave face da secccedilatildeo

Vigas da Cobertura 44

441 Dimensionamento

O dimensionamento orgacircnico foi realizado a partir de folhas de caacutelculo em ˝Excel˝

recorrendo tambeacutem ao software ˝Gala Reinforcement˝ com base nos esforccedilos de caacutelculo

A Figura 433 indica os eixos locais das vigas

Figura 432 - Controlo de Fendilhaccedilatildeo nos Muros (025 m x 185 m)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

54

442 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Flexatildeo

O dimensionamento em relaccedilatildeo ao estado limite uacuteltimo de flexatildeo de todas as vigas estaacute

resumido no Quadro 47

Na Figura 434 representa-se os diagramas dos momentos fletores referentes agraves

envolventes das combinaccedilotildees de accedilotildees mais desfavoraacuteveis

Figura 434 - Envolvente dos Momentos Fletores das Vigas da Cobertura

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

Figura 433 - Eixos Locais das Vigas

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 55

Materiais

Armaduras de Flexatildeo das Vigas da Cobertura C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Combinaccedilatildeo

MEd

[kNm] μ ω

Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras

V11 385

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-4709 00216 00219 166 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1539 00071 00071 054 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -4858 00223 00226 171 268 84 339 3ϕ12

V121 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-7596 00349 00355 269 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1763 00081 00081 062 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5770 00265 00269 204 268 84 339 3ϕ12

V122 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6023 00277 00280 213 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1229 00099 00100 076 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5770 00284 00288 218 268 84 339 3ϕ12

V123 385

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6023 00277 00280 213 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1027 00047 00047 036 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7846 00360 00367 279 268 84 339 3ϕ12

V131 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-5766 00265 00268 204 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1828 00084 00084 064 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7890 00362 00369 280 268 84 339 3ϕ12

V132 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6177 00284 00288 218 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1262 00058 00058 044 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5766 00265 00268 204 268 84 339 3ϕ12

V133 385

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-8000 00367 00374 284 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 2164 00099 00100 076 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -6177 00284 00288 218 268 84 339 3ϕ12

Quadro 47 - Vigas da Cobertura ndash Armaduras de Flexatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

56

Materiais

Armaduras de Flexatildeo das Vigas da Cobertura C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Combinaccedilatildeo

MEd

[kNm] μ ω

Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras

V141 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-9032 00415 00424 322 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1929 00089 00089 068 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7213 00331 00337 256 268 84 339 3ϕ12

V142 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-7213 00331 00337 256 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1930 00089 00089 068 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -9120 00419 00428 325 268 84 339 3ϕ12

V15 796

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6028 00277 00281 213 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 9169 00421 00430 327 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5622 00258 00262 199 268 84 339 3ϕ12

V161 796

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-11961 00549 00565 429 268 84 452 4ϕ12

12Vatildeo 9150 00420 00429 326 268 84 452 4ϕ12

Apoio Direito -5176 00238 00241 183 268 84 452 4ϕ12

V162 241

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-5694 00261 00265 201 268 84 452 4ϕ12

12Vatildeo -3294 00151 00152 116 268 84 452 4ϕ12

Apoio Direito -11961 00549 00565 429 268 84 452 4ϕ12

V171 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-7325 00336 00342 260 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1723 00079 00079 060 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -6465 00297 00301 229 268 84 339 3ϕ12

V172 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6465 00297 00301 229 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 961 00044 00044 034 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5271 00242 00245 186 268 84 339 3ϕ12

V173 241

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-5271 00242 00245 186 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 502 00023 00023 018 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7007 00322 00327 248 268 84 339 3ϕ12

Quadro 47 - Vigas da Cobertura ndash Armaduras de Flexatildeo (cont)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 57

443 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Esforccedilo Transverso

O dimensionamento das armaduras de corte foi realizado com base na envolvente dos

esforccedilos transversos maacuteximos indicada na Figura 435 a partir de um conjunto de folhas de

caacutelculo em ˝Excel˝

Os resultados estatildeo indicados nos Quadros 48 e 49

Materiais

Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Comb

VEd

[kN]

acw ν θ

[deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

V11 385

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-4766 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 1522 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 4526 1 054 45 802 Verifica

V121 335

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6468 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo -2996 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6141 1 054 45 802 Verifica

V122 335

Apoio

Esquerdo ENV_

ELU

-5624 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2199 1 054 45 802 Verifica

Apoio Direito 5553 1 054 45 802 Verifica

V123 385

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6093 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2494 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 7081 1 054 45 802 Verifica

Quadro 48 - Dimensionamento ao Esforccedilo Transverso das Vigas da Cobertura

Figura 435 - Envolvente dos Esforccedilos Transversos das Vigas da Cobertura

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

58

Materiais

Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Comb

VEd

[kN]

acw ν θ

[deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

V131 335

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6129 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 3131 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6738 1 054 45 802 Verifica

V132 335

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-647 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2234 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 5427 1 054 45 802 Verifica

V133 385

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-7593 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 1998 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6288 1 054 45 802 Verifica

V141 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-7895 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2203 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 7624 1 054 45 802 Verifica

V142 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-7592 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2305 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 7927 1 054 45 802 Verifica

V15 796

Apoio

Esquerdo ENV_

ELU

-5985 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo -693 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6202 1 054 45 802 Verifica

V161 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-10117 1 054 46 802 Verifica

12Vatildeo -10996 1 054 47 802 Verifica

Apo Direito 6350 1 054 48 802 Verifica

V162 241

Ap Esquerdo ENV_

ELU

5268 1 054 49 802 Verifica

12Vatildeo -684 1 054 50 802 Verifica

Ap Direito 8788 1 054 51 802 Verifica

V171 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6557 1 054 52 802 Verifica

12Vatildeo -1933 1 054 53 802 Verifica

Ap Direito 6997 1 054 54 802 Verifica

V172 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6399 1 054 55 802 Verifica

12Vatildeo -1365 1 054 56 802 Verifica

Ap Direito 4762 1 054 57 802 Verifica

V173 241

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6328 1 054 58 802 Verifica

12Vatildeo -4398 1 054 59 802 Verifica

Ap Direito 6576 1 054 60 802 Verifica

Quadro 48 - Dimensionamento ao Esforccedilo Transverso das Vigas da Cobertura (cont)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 59

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas Secccedilotildees Combinaccedilatildeo ρwmin

min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m] max

swA

s

[cm2m]

sw

adoptado

A

s

[cm2m]

Nordm

Ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m)]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

slmaacutex

[mm]

stmaacutex

[mm] Estribos

V11

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 185 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 059 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 175 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V121

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 250 3105 250 2 13 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 116 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 238 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V122

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 218 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 085 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 215 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V123

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 236 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 097 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 274 3105 274 2 14 201 495 495 ϕ8025

V131

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 237 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 121 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 261 3105 261 2 13 201 495 495 ϕ8025

V132

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 251 3105 251 2 13 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 087 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 210 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V133

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 294 3105 294 2 15 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 077 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 243 3105 243 2 12 201 495 495 ϕ8025

Quadro 49 - Armaduras de Esforccedilo Transverso nas Vigas da Cobertura

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

60

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck= 25 Mpa

b= 03 m

h= 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas Secccedilotildees Combinaccedilatildeo ρwmin min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m]

max

swA

s

[cm2m

]

sw

adoptado

A

s

[cm2m]

Nordm

ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m

]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

slmaacutex

[mm]

stmaacutex

[mm] Estribos

V141

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 306 3105 306 2 15 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 085 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 295 3105 295 2 15 201 495 495 ϕ8025

V142

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 294 3105 294 2 15 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 089 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 307 3105 307 2 15 201 495 495 ϕ8025

V15

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 232 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 027 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 240 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V161

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 406 3105 406 2 20 251 495 495 ϕ802

12Vatildeo 00008 240 046 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 273 3105 273 2 14 201 495 495 ϕ8025

V162

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 235 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 032 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 420 3105 420 2 21 251 495 495 ϕ8025

V171

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 325 3105 325 2 16 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 099 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 373 3105 373 2 19 201 495 495 ϕ8025

V172

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 354 3105 354 2 18 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 078 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 284 3105 284 2 14 201 495 495 ϕ8025

Quadro 49 - Armaduras de Esforccedilo Transverso nas Vigas da Cobertura (cont)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 61

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4cm

d = 066 m

Vigas Secccedilotildees Combinaccedilatildeo ρwmin

min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m]

max

swA

s

[cm2m]

sw

adoptado

A

s

[cm2m]

nordm ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

slmaacutex

[mm]

stmaacutex

[mm]

Estribos

V173

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 392 3105 392 2 20 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 283 3105 283 2 14 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 441 3105 441 2 22 251 495 495 ϕ8025

Quadro 49 - Armaduras de Esforccedilo Transverso nas Vigas da Cobertura (cont)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

62

444 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo - Fendilhaccedilatildeo

O dimensionamento aos estados limites de fendilhaccedilatildeo foi efetuado aplicando os criteacuterios

do EC2 atraveacutes de uma folha de caacutelculo em ˝Excel˝ e recorrendo tambeacutem ao software ˝Gala

Reinforcement˝

Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo

Materiais

Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo C2530

fck = 25 Mpa

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

Viga Combinaccedilatildeo fcteff

[MPa] kc k

Act

[cm2m]

Asmins

[cm2m]

V030mx070m ENV_ELU 26 04 1 1050 218

Conclusatildeo Todas as armaduras longitudinais das vigas da cobertura tecircm armaduras

superiores agrave armadura miacutenima de fendilhaccedilatildeo

Espaccedilamentos Maacuteximos dos Varotildees

O limite maacuteximo de abertura de fendas wmax natildeo pode ser superior a 03 mm uma vez que

todas as vigas satildeo da classe de exposiccedilatildeo XC2

A verificaccedilatildeo das aberturas das fendas foi realizada nas secccedilotildees dos apoios das vigas

Na Figura 436 estaacute indicada a verificaccedilatildeo para a secccedilatildeo mais desfavoraacutevel de uma das

vigas tendo-se verificado que a abertura maacutexima eacute de 0279 mm inferior ao valor maacuteximo

admissiacutevel

445 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Deformaccedilatildeo

Uma vez que as vigas foram dimensionadas de modo a satisfazerem os limites vatildeoaltura

de acordo com o EC2 considera-se que as flechas natildeo excedem os limites estabelecidos

Quadro 410 - Vigas de Coberturas - Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo

Figura 436 - Estado Limite de Fendilhaccedilatildeo na Secccedilatildeo do Apoio de uma das Vigas

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 63

Nota Em relaccedilatildeo agraves vigas de fundaccedilatildeo do Edifiacutecio o dimensionamento encontra-se no Anexo I

Pilares 45

451 Dimensionamento

Os pilares foram dimensionados a partir da anaacutelise direta dos ficheiros de resultados dos

esforccedilos NEdx + MEy + MEdz para as combinaccedilotildees mais desfavoraacuteveis determinados no

˝SAP2000˝ em relaccedilatildeo aos estados limites uacuteltimos

O dimensionamento orgacircnico foi feito com recurso agraves expressotildees das secccedilotildees sujeitas agrave

flexatildeo desviada com compressatildeo e ou traccedilatildeo a partir do software ˝Gala Reinforcement˝

considerando para os materiais o betatildeo da classe C2530 e o accedilo das armaduras ordinaacuterias

A500NR

De modo a facilitar o dimensionamento dos pilares criaram-se diferentes grupos com base

nos esforccedilos da mesma ordem de grandeza

a)

b)

Pilares Grupos

Secccedilotildees

[m x m] h

[m] a b

P11

A

035 035 185

P12 035 035 185

P13 035 035 185

P14 035 035 185

P15

B

035 035 185

P16 035 035 185

P17 035 035 185

P18 035 035 185

P19 C

035 035 185

P110 035 035 185

P111 D

035 035 185

P112 035 035 185

Figura 437 - Identificaccedilatildeo dos Grupos de Pilares ndash a) Vista em 3D b) Vista em Planta

Quadro 411 - Grupos e Geometria dos Pilares

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

64

452 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Longitudinais

O dimensionamento foi realizado de modo a verificar se os esforccedilos de caacutelculo para as

combinaccedilotildees de accedilotildees dos estados limites uacuteltimos mais condicionantes eram inferiores agrave

capacidade resistente das secccedilotildees previamente arbitradas (geometria e armaduras)

Os quadros e graacuteficos seguintes resumem o estudo das secccedilotildees dos diferentes grupos de

pilares a partir dos esforccedilos determinados no ˝SAP2000˝ tendo-se recorrido ao ˝Gala

Reinforcement˝ e tambeacutem a folhas elaboradas em ˝Excel˝ para as diferentes verificaccedilotildees

Pilares do Grupo A

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

Quadro 413 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo A

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 1587 kN (Compressatildeo)

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 2315 kN (Compressatildeo)

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wxx2) -15870 4007 1825

ELUT+

(Wy2) -23154 1643 712

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armadura

adotada

035 m x 035 m 245 905 49 8ϕ12

Figura 438 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N= - 1587 kN b) N= - 2315 kN

Quadro 412 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo A

Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 65

Pilares do Grupo B

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

Quadro 415 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo B

Pilares do Grupo C

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 804 kN (Compressatildeo)

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wxx1) -8040 -2080 3922

ELUT+(Wyy1) -10220 -3626 -3583

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armadura

adotada

035 m x 035 m 245 905 49 8ϕ12

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wyy1) -14467 -1189 1836

ELUE1y -10730 7014 1452

Quadro 414 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo B

Figura 439 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 804 kN b) N = - 1022 kN

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100M

z

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 1022 kN (Compressatildeo)

Quadro 416 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo C

Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

66

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

Quadro 417 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo C

Pilares do Grupo D

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armadura

adotada

035 m x 035 m 245 1257 49 4ϕ16+4ϕ12

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wyy1) -11142 -1273 -2928

ELUE1y -9015 1804 937

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 1073 kN (Compressatildeo)

Quadro 418 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo D

Figura 441 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 11142 kN b) N = - 9015 kN

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 mx 035m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 11142 kN (Compressatildeo)

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 mx 035m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 9015 kN (Compressatildeo)

-80

-40

0

40

80

-80 -40 0 40 80

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 14467 kN (Compressatildeo)

Figura 440 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 14467 kN b) N = - 1073 kN

Capacidade

Resistente Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 67

Quadro 419 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo D

Nota As armaduras consideradas para todos os pilares verificam a seguranccedila aos estados

limites uacuteltimos de flexatildeo composta

453 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Transversais (Cintas)

A partir dos esforccedilos transversos maacuteximos das combinaccedilotildees dos estados limites uacuteltimos

foram realizados os caacutelculos para o dimensionamento das armaduras transversais de acordo

com os elementos indicados nos Quadros 420 e 421

Quadro 420 - Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo

Materiais Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo

C2530

fck = 25 Mpa

b = 035 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

Pilares Secccedilotildees

VEdy

[kN]

VEdz

[kN]

acw ν θ [deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

PA 035m x 035m 2348 4087 1 054 45 439 Verifica

PB 035m x 035m 3741 3851 1 054 45 439 Verifica

PC 035m x 035m 1739 1301 1 054 45 439 Verifica

PD 035m x 035m 4596 3133 1 054 45 439 Verifica

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armaduras

adotadas

035 m x 035 m 245 1257 49 4ϕ16+4ϕ12

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

68

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4cm

Grupos

de Pilares Secccedilotildees

ρwmin

min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m]

max

swA

s

[cm2m]

[cm2m]

Nordm

Ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

sclmaacutex

[mm] Estribos

PA 035m x 035m 00008 280 337 3623 337 2 17 335 160 ϕ8015

PB 035m x 035m 00008 280 319 3623 319 2 16 335 160 ϕ8015

PC 035m x 035m 00008 280 154 3623 154 2 14 335 160 ϕ8015

PD 035m x 035m 00008 280 421 3623 421 2 21 335 160 ϕ8015

A Figura 442 representa a pormenorizaccedilatildeo das armaduras nos pilares

Quadro 421 - Cintas nos Pilares

Figura 442 - Armaduras nos Pilares

8ϕ12

Cintas ϕ8015

sw

adoptado

A

s

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 69

454 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo - Fendilhaccedilatildeo

Os estados limites de fendilhaccedilatildeo dos pilares foram analisados pelo ˝Gala Reinforcement˝

e tambeacutem em folhas de caacutelculo em ˝Excel˝

Armaduras Miacutenimas de Fendilhaccedilatildeo

Materiais

Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo C2530 fck= 25Mpa

A500 fyk= 500Mpa

Grupos

de

Pilares

fcteff

[MPa] kc k

Act

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

PA 26 04 1 613 127

PB 26 04 1 613 127

PC 26 04 1 613 127

PD 26 04 1 613 127

Nota Todas as armaduras longitudinais dos pilares tecircm uma armadura superior agrave armadura

miacutenima de fendilhaccedilatildeo verificando assim o estado limite de fendilhaccedilatildeo

Espaccedilamento Maacuteximos dos Varotildees

O limite maacuteximo de abertura de fendas wmax considerado foi de 03 mm uma vez que os

pilares da estrutura pertencem agrave classe de exposiccedilatildeo XC2

A verificaccedilatildeo das aberturas das fendas foi realizada nas secccedilotildees dos pilares conforme

indicado na Figura 442

Quadro 422 - Armaduras Miacutenimas de Fendilhaccedilatildeo dos Pilares

Figura 443 - Estado Limite de Fendilhaccedilatildeo nas Secccedilotildees dos Pilares

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

70

Sapatas 46

461 Dimensionamento

As sapatas foram calculadas segundo os criteacuterios gerais definidos na Memoacuteria Descritiva

De acordo com o que foi referido no preacute-dimensionamento os momentos fletores dos

pilares satildeo absorvidos diretamente pelas vigas de fundaccedilatildeo

As sapatas foram dimensionadas para as combinaccedilotildees raras e apenas para os esforccedilos

axiais provenientes da superestrutura a que se juntaram tambeacutem os pesos proacuteprios e da terra

sobre as sapatas

O caacutelculo das armaduras foi feito pelo Meacutetodo de Labelle a partir das seguintes expressotildees

462 Estados Limites Uacuteltimos ndash Resistecircncia agrave Rotura por Corte

Os Quadros 423 424 e 425 resumem todas verificaccedilotildees realizadas no caacutelculo das

sapatas

( )

8 ( )

tsd x osx bsd

syd syd

F A aA N

f B d f B

(Eq 41)

( )

8 ( )

tsd y osy bsd

syd syd

F B aA N

f B d f A

(Eq 42)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 71

Quadro 423 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila do Solo ndash Combinaccedilotildees Siacutesmicas

Sapatas

Betatildeo C2530

fcd = 167 Mpa

Accedilo A500

fyd = 435 Mpa Peso

de

Terra

[kN]

Peso

da

Sapata

[kN]

Combinaccedilatildeo Siacutesmica

Verificaccedilatildeo

Geometria Combinaccedilatildeo

Siacutesmica

A

[m]

B

[m]

H

[m]

H1

[m]

ao

[m]

bo

[m] Combinaccedilotildees

F3

[kN]

Nb

[kN] σsolo

[kNm2]

2σadm

[kNm2] σsolo le 2σadm Raacutecio

S11 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 10156 11847 7582 500 Verifica 015

S12 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 18417 20107 12868 500 Verifica 026

S13 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 19366 21056 13476 500 Verifica 027

S14 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 11036 12726 8145 500 Verifica 016

S15 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 16485 18175 11632 500 Verifica 023

S16 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 16372 18062 11560 500 Verifica 023

S17 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 10002 11692 7483 500 Verifica 015

S18 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 19535 21225 13584 500 Verifica 027

S19 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 25289 26980 17267 500 Verifica 035

S110 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 14129 15819 10124 500 Verifica 020

S21 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 4341 6032 3860 500 Verifica 008

S22 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 7219 8909 5702 500 Verifica 011

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

72

Quadro 424 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila do Solo ndash Combinaccedilotildees Raras

Sapatas

Betatildeo C2530

fcd = 167 MPa

Accedilo A500

fyd = 435 MPa Peso

de

Terra

[kN]

Peso

das

Sapata

s

[kN]

Combinaccedilatildeo Rara Verificaccedilatildeo

Geometria Combinaccedilatildeo Rara

A

[m]

B

[m]

H

[m]

H1

[m]

ao

[m]

bo

[m] Combinaccedilotildees

F3

[kN]

Nb

[kN]

σsolo

[kNm2]

σadm

[kNm2]

σsolole σadm Raacutecio

S11 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wxx1) 12505 14196 9085 250 Verifica 036

S12 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wyy1) 18620 20310 12999 250 Verifica 052

S13 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wyy1) 19575 21265 13610 250 Verifica 054

S14 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wyy1) 13704 15394 9852 250 Verifica 039

S15 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wxx1) 16775 18465 11817 250 Verifica 047

S16 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wyy1) 16850 18540 11865 250 Verifica 047

S17 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wy1) 12393 14083 9013 250 Verifica 036

S18 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wx1) 19613 21303 13634 250 Verifica 055

S19 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wyy1) 27681 29371 18797 250 Verifica 075

S110 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_Wx1(T-) 14548 16238 10393 250 Verifica 042

S111 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T+(Wy1) 6943 8634 5525 250 Verifica 022

S112 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T+(Wy1) 11365 13055 8355 250 Verifica 033

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 73

Sapatas

Peso

das

Sapatas

[kN]

Peso

de

Terra

[kN]

Esforccedilos da Estrutura Armaduras Direccedilatildeo X Armaduras Direccedilatildeo Y

Combinaccedilatildeo

Siacutesmica

Combinaccedilatildeo

Fundamental

Comb

Siacutesmica

Comb

Fund ArmX

Comb

Siacutesmica

Comb

Fund ArmY

Comb

(ELU)

F3

[kN]

Nbsd

[kN]

Comb

(ELU)

F3

[kN]

Nbsd

[kN]

Asxcalculo

[cm2m]

Asxcalculo

[cm2m]

Asy calculo

[cm2m]

Asy calculo

[cm2m]

S11 1172 518 E1x 10156 11847 T-(Wxx1) 17666 19357 091 148 ϕ12015 091 148 ϕ12015

S12 1172 518 E1x 18417 19588 SC1+SC2

(T+)

25289 26980 150 207 ϕ12015 150 207 ϕ12015

S13 1172 518 E1x 19366 20538 SC1+SC2

(T+)

25289 26980 157 207 ϕ12015 157 207 ϕ12015

S14 1172 518 E1x 11036 12208 T-(Wyy1) 19305 20996 094 161 ϕ12015 094 161 ϕ12015

S15 1172 518 E1x 16485 17657 SC1+SC2

(T+)

22669 24359 135 187 ϕ12015 135 187 ϕ12015

S16 1172 518 E1x 16372 17544 SC1+SC2

(T+)

22832 24523 134 188 ϕ12015 134 188 ϕ12015

S17 1172 518 E1x 10002 11174 T-(Wy1) 17664 19354 086 148 ϕ12015 086 148 ϕ12015

S18 1172 518 E1x 19535 20707 SC1+SC2

(T+)

26381 28071 159 215 ϕ12015 159 215 ϕ12015

S19 1172 518 E1x 25289 26461 T-(Wyy1) 37752 39442 203 302 ϕ12015 203 302 ϕ12015

S110 1172 518 E1x 14129 15301 SC2

(Wx1T-)

19716 21406 117 164 ϕ12015 117 164 ϕ12015

S111 1172 518 E1x 4341 5513 T+(Wy1) 10247 11937 042 091 ϕ12015 042 091 ϕ12015

S112 1172 518 E1x 7219 8390 T+(Wy1) 16327 18017 064 138 ϕ12015 064 138 ϕ12015

Quadro 425 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila das Sapatas

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

75

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

O dimensionamento da estrutura do piso metaacutelico consistiu na verificaccedilatildeo de seguranccedila

dos pilares e das vigas que formam esta estrutura a partir dos esforccedilos de caacutelculo

determinados no ˝SAP2000˝

Foram realizadas todas as verificaccedilotildees de seguranccedila para as secccedilotildees transversais e para os

elementos conforme o EC3

Recorreu-se tambeacutem ao programa ˝SemiComp˝ e a folhas de caacutelculo em ˝Excel˝ de modo

a comparar os resultados obtidos nas diversas verificaccedilotildees

O piso metaacutelico eacute constituiacutedo por um esqueleto formado por pilares e vigas principais com

perfis IPE100 e vigas secundaacuterias cujos perfis satildeo T50x6

Todo este conjunto estaacute ligado por um pavimento em accedilo em chapa xadrez 57 mm

Dimensionamento 51

511 Caracteriacutesticas Geomeacutetricas e Propriedades das Secccedilotildees Transversais

A verificaccedilatildeo da resistecircncia das secccedilotildees foi realizada a partir das caracteriacutesticas

geomeacutetricas dos perfis com base nas informaccedilotildees recolhidas na tabela de perfis laminados da

˝Arbed˝

Nos Quadros 51 e 52 indicam-se as carateriacutesticas geomeacutetricas dos perfis metaacutelicos

utilizados

Figura 51 - Vista em 3D do Piso Metaacutelico

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

76

Quadro 51 - Propriedades e Caracteriacutesticas Geomeacutetricas - Perfil IPE 100

fy

[MPa]

E

[MPa]

G

[kgm]

L

[m]

h

[mm]

b

[mm]

tw

[mm]

tf

[mm]

A

[mm2]

r

[mm]

235 210 81 168 100 55 41 57 1032 7

Eixo de Maior ineacutercia y-y Eixo de Menor Ineacutercia z-z Iy

[cm4]

Wely

[cm3]

Wply

[cm3]

iy

[cm]

Avz

[cm2]

Iz

[cm4]

Welz

[cm3]

Wplz

[cm3]

iz

[cm]

Avy

[cm2]

It

[cm4]

Iw

[cm6]

171 342 3941 407 508 1592 579 915 124 508 12 350

Quadro 52 - Propriedades e Carateriacutesticas Geomeacutetricas - Perfil T50x6

fy

[MPa]

E

[MPa]

G

[kgm]

L

[m]

h

[mm]

b

[mm]

s = t

[mm]

r

[mm]

A

[mm2]

235 210 444 06 50 50 6 6 564

Eixo x-x Eixo y-y

_ Ix

[cm4]

IxVx

[cm3]

ix

[cm]

Iy

[cm4]

IyVy

[cm3]

iy

[cm]

121 336 146 606 242 103

512 Classificaccedilatildeo da Classe das Secccedilotildees Transversais

Os Quadros 53 e 54 referem todos os passos empregues na classificaccedilatildeo das classes das

secccedilotildees transversais

Material Classificaccedilatildeo do Banzo Classificaccedilatildeo da Alma Classe agrave

Flexatildeo

+ Compressatildeo Accedilo S235 JR

fy = 235 MPa

ɛ= 1

c

[mm] c tf 9 ɛ

c

[mm] c tw 33 ɛ

1845 32 9 Banzo da

Classe 1 746 182 33

Alma da

Classe 1 1

Quadro 54 - Classificaccedilatildeo das Secccedilotildees do Perfil T50 x 6

Material Classificaccedilatildeo do Banzo Classificaccedilatildeo da Alma Classe agrave

Flexatildeo Accedilo 235 JR

fy = 235 MPa

ɛ= 1

c

[mm] c t 9 ɛ

c

[mm] c t 33 ɛ

16 27 10 Banzo da

Classe 1 38 63 33

Alma da

Classe 1 1

Quadro 53 - Classificaccedilatildeo das Secccedilotildees do Perfil IPE 100

f

c9 ε

t

w

c33 ε

t

f

c9 ε

t

w

c33 ε

t

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 77

Dimensionamento das Secccedilotildees Transversais e dos Elementos dos Pilares e das 52

Vigas

Os elementos que constituem os pilares e as vigas foram dimensionados recorrendo aos

processos indicados no Quadro 55

Quadro 55 - Processos utilizados no dimensionamento da Estrutura Metaacutelica

Processos de Caacutelculo Resistecircncia das Secccedilotildees

Transversais

Resistecircncia dos

Elementos

1 ndash Folha de Caacutelculo

em ˝Excel˝

Esforccedilo Axial de Compressatildeo

Momento Fletor e Esforccedilo

Transverso

Flexatildeo Composta

Flexatildeo Desviada

Flexatildeo Composta com

Esforccedilo Transverso

Encurvadura por

Compressatildeo

Encurvadura Lateral

Flexatildeo Composta

com Compressatildeo

2 ndash ˝SAP 2000˝

3 ndash ˝SemiComp˝

(+˝LTBeam˝)

4 ndash Comparaccedilatildeo dos

Resultados

Dimensionamento dos Pilares IPE 100 53

Estados Limites Uacuteltimos - Verificaccedilatildeo da Resistecircncia das Secccedilotildees e dos Elementos

mais solicitados

Foi realizada uma anaacutelise aos estados limites uacuteltimos dos perfis IPE100 que constituem os

montantes da estrutura metaacutelica tendo-se escolhido o pilar com maior raacutecio obtido no

programa de elementos finitos

No Quadro 56 apresentam-se os raacutecios de todos os pilares para a combinaccedilatildeo

condicionante dos estados limites uacuteltimos

Quadro 56 - Raacutecios dos Pilares

Nordm

Barra Perfil Tipo Combinaccedilotildees Raacutecio

537 IPE100 Pilar ELU 037

549 IPE100 Pilar ELU 034

528 IPE100 Pilar ELU 033

582 IPE100 Pilar ELU 032

534 IPE100 Pilar ELU 032

562 IPE100 Pilar ELU 030

552 IPE100 Pilar ELU 029

525 IPE100 Pilar ELU 028

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

78

Quadro 56 - Raacutecios dos Pilares (cont)

Nordm

Barra Perfil Tipo Combinaccedilotildees Raacutecio

585 IPE100 Pilar ELU 028

565 IPE100 Pilar ELU 026

513 IPE100 Pilar ELU 025

517 IPE100 Pilar ELU 025

515 IPE100 Pilar ELU 024

541 IPE100 Pilar ELU 022

545 IPE100 Pilar ELU 022

520 IPE100 Pilar ELU 022

532 IPE100 Pilar ELU 022

554 IPE100 Pilar ELU 022

539 IPE100 Pilar ELU 022

558 IPE100 Pilar ELU 021

533 IPE100 Pilar ELU 021

524 IPE100 Pilar ELU 021

504 IPE100 Pilar ELU 021

543 IPE100 Pilar ELU 021

522 IPE100 Pilar ELU 021

556 IPE100 Pilar ELU 021

502 IPE100 Pilar ELU 020

478 IPE100 Pilar ELU 020

490 IPE100 Pilar ELU 019

560 IPE100 Pilar ELU 019

547 IPE100 Pilar ELU 019

530 IPE100 Pilar ELU 019

506 IPE100 Pilar ELU 018

482 IPE100 Pilar ELU 017

480 IPE100 Pilar ELU 017

481 IPE100 Pilar ELU 017

487 IPE100 Pilar ELU 017

498 IPE100 Pilar ELU 017

580 IPE100 Pilar ELU 017

496 IPE100 Pilar ELU 016

493 IPE100 Pilar ELU 015

477 IPE100 Pilar ELU 015

574 IPE100 Pilar ELU 010

579 IPE100 Pilar ELU 008

567 IPE100 Pilar ELU 007

571 IPE100 Pilar ELU 007

569 IPE100 Pilar ELU 007

572 IPE100 Pilar ELU 006

483 IPE100 Pilar ELU 006

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 79

Esforccedilos de Caacutelculo para a combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel

Os esforccedilos de caacutelculo do pilar com maior raacutecio correspondente agrave combinaccedilatildeo mais

desfavoraacutevel estatildeo indicados na Figura 53 e no Quadro 57

Diagramas de Esforccedilos de Caacutelculo

NEd

[kN]

MyEd

[kNm]

MzEd

[kNm]

VyEd

[kN]

VzEd

[kN]

Quadro 57 - Esforccedilos de Caacutelculo mais desfavoraacuteveis na secccedilatildeo do Pilar

Esforccedilos Atuantes de Caacutelculo

NED

[kN]

MyED

[kNm]

MzED

[kNm]

VyEd

[kN]

VzEd

[kN]

-2676 -013 -012 -007 -008

Figura 53 - Diagramas de Esforccedilos de Caacutelculo

Figura 52 ndash Raacutecios de Dimensionamento da Combinaccedilatildeo mais condicionante do pilar IPE100

˝SAP 2000˝

Nordm

Barra Perfil Tipo Comb Raacutecio

537 IPE100 Pilar ELU 037

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

80

531 Processos de Caacutelculo

1ordm Processo - Dimensionamento pelas Folhas de Caacutelculo em ˝Excel˝

O dimensionamento em ˝Excel˝ permitiu proceder agraves seguintes verificaccedilotildees

Resistecircncia das Secccedilotildees Transversais

Quadro 58 ndash Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Axial de Compressatildeo

Quadro 59 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo

Quadro 510 - Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Transverso

Esforccedilo Transverso

Eixo y-y Eixo z-z Encurvadura por Esforccedilo

Transverso

VyEd

[kN]

VplyRd

[kN]

VzED

[kN]

VplzRd

[kN]

ɛ η

007 6892 0001 Verifica 008 6895 0001 Verifica 244 1 1 72 Verifica

Esforccedilo Axial de Compressatildeo

NED(-)

[kN]

NcRd

[kN]

2676 24252 011 Verifica

Momento Fletor

Eixo y-y Eixo z-z

MyED

[kNm]

Mplrdy

[kNm]

yEd

cyRd

M

M

yEd

cyRd

10M

M

MzED

[kNm]

MplzRd

[kNm]

zEd

czRd

M

M

zEd

czRd

10M

M

013 926 001 Verifica 012 215 013 Verifica

Ed

cRd

N

N

Ed

cRd

10N

N

yEd

cyRd

V

V

yEd

cyRd

10V

V

zEd

czRd

V

V

zEd

czRd

10V

V

w

w

h

t

ε72 times

η

w

w

h ε 72 times

t η

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 81

Quadro 511 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Composta (M+N)

Flexatildeo Composta (M+N)

Eixo y-y Eixo z-z

1ordf Condiccedilatildeo 2ordf Condiccedilatildeo

Natildeo eacute

necessaacuterio

minorar o

MplRd

Natildeo eacute

necessaacuterio

minorar o

MplRd

025NplRd NEd le 025 NplRd

6063 Verifica 4818 Verifica 9261 0014 Verifica 9635 Verifica 215 006 Verifica

Quadro 512 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Desviada

Flexatildeo Composta com Esforccedilo Transverso (M+N+V)

Eixo y-y Eixo z-z

ρy

1ordf Condiccedilatildeo 2ordf Condiccedilatildeo Natildeo eacute necessaacuterio

minorar o MplRd n le 020 05VRd VEd le 05VRd

Natildeo eacute necessaacuterio

minorar o MplRd

025 NRd NEd le 025 NRd 05VRd VEd le 05VRd MNVyRd le MplyRd MNVzRd le MplzRd

1 6063 Verifica 3446 Verifica 926 Verifica 3447 Verifica 215

Flexatildeo Desviada

α = 5n 1 yEd zEd

NyRd NzRd

M M

M M

yEd zEd

NyRd NzRd

10M M

M M

2 1 0056 Verifica

w w

M0

05 h t

w wEd

M0

05 h t

γN

NyRd plyRd=M M

yEd

NyRd

M

M

yEd 10

NyRd

M

M w w y

M0

h t

γ

f w w yEd

M0

h t

γ

fN

NzRd plzRd=M M

zEd

NzRd

M

M

zEd10

NzRd

M

M

Quadro 513 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Composta com Esforccedilo Transverso (M+N+V)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

82

Elementos Uniformes Comprimidos - Colunas

Curva de Encurvadura Encurvadura segundo o Eixo mais Resistente y-y Encurvadura segundo o Eixo menos Resistente z-z

h

b

tf

[mm]

Curva

eixo

y-y

Curva

eixo

z-z

βA λ1 αy Lcry λy y

y y 02y

NbyRd

[kN]

Ed

byRd

10N

N αz Lcrz λz

z

z z z 02

NbRdz

[kN]

Ed

bzRd

10N

N

18 57 a b 1 939 021 168 413 044 062 094 Verifica 2285 Verifica 034 168 1355 14 175 036 Verifica 8831 Verifica

Elementos Uniformes em Flexatildeo - Resistecircncia agrave Encurvadura

Encurvadura Lateral

Tipo de

diagrama de

Momentos em y

kz C1 Mcr

[kNm]

Wy

[cm3] LT

LT0

LT LT0

h

b

Curva de

Encurv

Lateral

αLT β LT LT

MbRdy

[kNm]

Ed

bRdy

10M

M

10 188 23 3941 064 04

Com risco de

bambeamento 182 b 034 075 070 090 832 Verifica

Quadro 514 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura por Compressatildeo

Quadro 515 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura Lateral

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 83

Resistecircncia do Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo ndash Colunas - Viga

Quadro 518 - Flexatildeo Composta com Compressatildeo

c) Flexatildeo Composta com Compressatildeo Colunas - Viga

Eq661 le 1

Eq662 le 1

012 001 0029 016 Verifica 030 0014 0048 037 Verifica

a) Caacutelculo dos Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes

a1) Cmy - Flexatildeo na direccedilatildeo do Eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo z-z

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de

Diagramas de

Momentos

Tipo de

Carga Ѱy Cmy

168 0 013 Linear Uniforme 0 06

a2) Cmz - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo z-z e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Lz

[m]

MEdzesq

[kNm]

MEdzdir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱz Cmz

168 0 012 Linear Uniforme 0 06

a3) CmLT - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱy CmLT

168 0 013 Linear Uniforme 0 06

b) Fatores de Interaccedilatildeo kij ndash Meacutetodo

Alternativo 2

kyy kyz kzy kzz

06 051 091 085

Ed

y

y

M1

A

χγ

N

f

yEd

yyply y

LTM1

k

χγ

M

W fzEd

yzplz y

M1

k timestimes

γ

M

W f

yEd zEdEdyy yz

ply plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA times times

χ χ timesγ γ γ

y y

y

M MN

f W f W f

Ed

y

z

M1

A

χγ

N

fyEd

zyply y

LTM1

k timestimes

χ timesγ

M

W fzEd

zzplz y

M1

k times

γ

M

W f

yEd zEdEdzy zz

ply y plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA

χ χγ γ γ

y

z

M MN

f W f W f

Quadro 517 - Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes Quadro 516 ndash Fatores de Interaccedilatildeo kij

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

84

2ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelo ˝SAP2000˝

Apresenta-se na Figura 54 os resultados do dimensionamento da folha de caacutelculo do

˝SAP2000˝ que inclui os seguintes itens

1 ndash Identificaccedilatildeo do nordm da barra perfil comprimento combinaccedilatildeo de accedilatildeo classe de secccedilatildeo

2 ndash Caracteriacutesticas e propriedades geomeacutetricas do perfil

3 ndash Esforccedilos de caacutelculo para a combinaccedilatildeo que conduz a um maior raacutecio

4 ndash Dimensionamento da secccedilatildeo agrave flexatildeo composta com compressatildeo

5 ndash Dimensionamento agrave encurvadura por compressatildeo

6 e 7 ndash Dimensionamento agrave encurvadura lateral

8 ndash Fatores de Interaccedilatildeo

1

2

3

4

5

Figura 54 - Folha de Dimensionamento do ˝SAP2000 ˝ para o Pilar IPE100 mais solicitado

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 85

3ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelo ˝SemiComp˝

Este software foi utilizado para a verificaccedilatildeo da secccedilatildeo mais esforccedilada e tambeacutem do

elemento agrave flexatildeo composta com compressatildeo conforme os resultados indicados nas Figuras

55 56 e 57

6

7

8

Figura 54 - Folha de Dimensionamento do ˝SAP2000 ˝ para o Pilar IPE100 mais solicitado (cont)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

86

Verificaccedilatildeo da Secccedilatildeo

Figura 55 - Folha de Caacutelculo do ˝SemiComp˝ - Verificaccedilatildeo da Secccedilatildeo Transversal

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 87

Verificaccedilatildeo do Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo

Figura 56 - Folha de Caacutelculo do ˝SemiComp˝ - Verificaccedilatildeo para o Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

88

Nota Para a utilizaccedilatildeo do software ˝SemiComp˝ foi necessaacuterio determinar previamente o

momento criacutetico tendo-se utilizado para esta finalidade o software ˝LTBeam˝ cujo

resultado estaacute indicado na Figura 57

532 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Verificaccedilatildeo de Seguranccedila aos Estados Limites de

Deformaccedilatildeo

A verificaccedilatildeo de seguranccedila aos estados limites de utilizaccedilatildeo foi determinada com base nos

deslocamentos horizontais nas direccedilotildees x e y determinados no ˝SAP2000˝

No Quadro 519 apresentam-se os deslocamentos maacuteximos e os valores admissiacuteveis para o

pilar mais condicionante

Quadro 519 - Deslocamento Horizontal Maacuteximo do Pilar

Elemento H300

[cm]

δx

[cm] δx le H300

δy

[cm] δy le H300

Pilar

IPE100 168300 = 056 0008 Verifica 0015 Verifica

A verificaccedilatildeo de seguranccedila aos estados limites de utilizaccedilatildeo foi realizada com base nos

deslocamentos horizontais nas direccedilotildees x e y determinados no ˝SAP2000˝

Figura 57 - Determinaccedilatildeo do Momento Critico - ˝LTBeam˝

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 89

52 Dimensionamento das Vigas IPE 100

Estados Limites Uacuteltimos - Verificaccedilatildeo da Resistecircncia das Secccedilotildees e dos Elementos

mais solicitados

No dimensionamento aos estados limites uacuteltimos das vigas dos perfis IPE100 foi escolhida

a viga com maior raacutecio para a combinaccedilatildeo mais condicionante

No Quadro 520 apresentam-se os raacutecios de todas as vigas para a combinaccedilatildeo desfavoraacutevel

dos estados limites uacuteltimos

Quadro 520 - Raacutecios das Vigas

Nordm Barra Perfil Tipo Combinaccedilotildees Raacutecios

623 IPE100 Viga ELU 038

622 IPE100 Viga ELU 037

188 IPE100 Viga ELU 037

150 IPE100 Viga ELU 036

148 IPE100 Viga ELU 036

187 IPE100 Viga ELU 035

162 IPE100 Viga ELU 035

175 IPE100 Viga ELU 035

189 IPE100 Viga ELU 035

186 IPE100 Viga ELU 034

174 IPE100 Viga ELU 034

161 IPE100 Viga ELU 033

163 IPE100 Viga ELU 033

176 IPE100 Viga ELU 033

173 IPE100 Viga ELU 032

160 IPE100 Viga ELU 032

201 IPE100 Viga ELU 029

200 IPE100 Viga ELU 029

202 IPE100 Viga ELU 028

199 IPE100 Viga ELU 028

140 IPE100 Viga ELU 020

139 IPE100 Viga ELU 020

178 IPE100 Viga ELU 019

177 IPE100 Viga ELU 019

165 IPE100 Viga ELU 018

164 IPE100 Viga ELU 018

781 IPE100 Viga ELU 018

780 IPE100 Viga ELU 018

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

90

Esforccedilos de Caacutelculo para a combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel

Na Figura 59 e no Quadro 521 apresentam-se os esforccedilos de caacutelculo da viga com maior

raacutecio correspondente agrave combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel

531 Diagramas de Esforccedilos de Caacutelculo

MyEd [kNm]

[k]

VzEd [kN]

Quadro 521 - Esforccedilos de Caacutelculo mais desfavoraacuteveis na secccedilatildeo da Viga

NED

[kN]

MyED

[kNm]

MzED

[kNm]

VyEd

[kN]

VzEd

[kN]

Sem

significado 337

Sem

significado

Sem

significado -1046

Figura 59 - Diagramas de Esforccedilos na Viga

Figura 58 - ˝SAP2000˝ - Raacutecios de Dimensionamento da Viga mais solicitada

Nordm

Barra Perfil Tipo Comb Raacutecio

623 IPE100 Viga ELU 038

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 91

533 Processos de Caacutelculo

1ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelas Folhas de Caacutelculo em ˝Excel˝

Verificaccedilotildees realizadas para a viga - IPE100

Resistecircncia das Secccedilotildees Transversais

Quadro 522 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo

Quadro 523 - Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Transverso

Esforccedilo Transverso

Eixo z-z Encurvadura por Esforccedilo

Transverso

VzEd

[kN]

VplzRd

[kN]

ɛ η

1046 6895 0152 Verifica 244 1 1 72 Verifica

Momento Fletor

Eixo y-y

MyEd

[kNm]

Mplrdy

[kNm]

yEd

cyRd

10M

M

337 926 036 Verifica

yEd

cyRd

M

M

zEd

czRd

V

V

zEd

czRd

10V

V

w

w

h

t

ε72 times

η

w

w

h ε 72 times

t η

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

92

Resistecircncia do Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo ndash Colunas-Viga

Elementos Uniformes em Flexatildeo

Encurvadura Lateral

Tipo de

Diagrama de

Momentos em y

ψ C1 kz Mcr

[kNm]

Wy

[cm3]

Curva de

Encurv

Lateral

MbyRd

0 188 1 2372 3941 063 04 Com risco de

Bambeamento 182 b 034 08 069 091 839 040 Verifica

a) Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes

a1) Cmy - Flexatildeo na direccedilatildeo do Eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo z-z

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de

Diagramas de

Momentos

Tipo de

Carga Ѱy Cmy

161 0 337 Linear Uniforme 0 06

a2) Cmz - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo z-z e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Lz

[m]

MEdzesq

[kNm]

MEdzdir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱz Cmz

161 0 0 - Uniforme 0 0

a3) CmLT - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱy CmLT

161 0 337 Linear Uniforme 0 06

b) Fatores de Interaccedilatildeo kij ndash Meacutetodo

Alternativo 2

kyy kyz kzy kzz

06 0 10 0

Quadro 524 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura Lateral

LT LT0 LT LT0 h

b LT LTΦ LTEd

byRd

M

MEd

byRd

10M

M

Quadro 526 - Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes Quadro 525 - Fatores de Interaccedilatildeo kij

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 93

Quadro 527 - Flexatildeo Composta Com Compressatildeo

a) Flexatildeo Composta com Compressatildeo Colunas - Viga

Eq661 le 1

Eq662 le 1

0 0241 0 0241 Verifica 0 0402 0 0402 Verifica

yEd

yyply y

LTM1

k

χγ

M

W fEd

y

y

M1

A

χγ

N

fzEd

yzplz y

M1

k timestimes

γ

M

W f

yEd zEdEdyy yz

ply plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA times times

χ χ timesγ γ γ

y y

y

M MN

f W f W fEd

y

z

M1

A

χγ

N

f

zEdzy

ply y

LTM1

k

χγ

M

W fzEd

zzplz y

M1

k times

γ

M

W f

yEd zEdEdzy zz

ply y plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA

χ χγ γ γ

y

z

M MN

f W f W f

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

94

2ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelo˝ SAP2000˝

Na Figura 510 apresentam-se alguns dos resultados do dimensionamento da folha de

caacutelculo do ˝SAP2000˝ utilizados na verificaccedilatildeo das secccedilotildees transversais da viga mais

esforccedilada bem como no estudo da encurvadura lateral (bambeamento)

De acordo com os diagramas de esforccedilos de caacutelculo momentos fletores e esforccedilos

transversos mais desfavoraacuteveis estudaram-se os trecircs troccedilos em que a viga ao bambeamento

Estados Limites Uacuteltimos

1ordmTroccedilo

2ordmTroccedilo

3ordmTroccedilo

Figura 510 - Folhas de Dimensionamento do ˝SAP2000˝ para a Viga IPE100

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 95

Verificaccedilotildees

Os Quadros 528 e 529 apresentam as verificaccedilotildees realizadas

Quadro 528 - Valores dos Esforccedilos em cada Troccedilo da Viga

Troccedilos Mcr

[kNm]

MbRd

[kNm]

1ordm 10483 914

2ordm 5534 880

3ordm 20371 923

Quadro 529 - Raacutecios das Secccedilotildees mais Esforccediladas e da Encurvadura da Viga

Raacutecios ndash Verificaccedilotildees

Secccedilotildees mais Esforccediladas Encurvadura

da Viga

Ed

Rd

N

N

y Ed

y Rd

M

M

z Ed

z Rd

V

V

z Ed

z Rd

M

M

y Ed

y bRd

M

M

Sem

Significado

3370363

926

10420152

6867

Sem

Significado 337

038288

Nota Uma vez que NEd eacute igual a zero e VEd le 05VRd os momentos resistentes de caacutelculo natildeo

satildeo minorados pela presenccedila deste esforccedilo

4ordm Quadro Comparativo

Nos Quadros 530 e 531 apresentam-se a comparaccedilatildeo dos diferentes resultados obtidos

Quadro 530 - Raacutecios na Viga

Folhas de

Caacutelculo ˝SAP2000˝

y Ed

y Rd

M

M 036 036

z Ed

z Rd

V

V 0152 0152

Quadro 531 - Raacutecios na Viga

Folhas de

Caacutelculo ˝SAP2000˝

Mcr

1ordm Troccedilo 15315 10483

2ordm Troccedilo 5970 5534

3ordm Troccedilo 23238 20371

MbRd

1ordm Troccedilo 926 9143

2ordm Troccedilo 926 88

3ordm Troccedilo 926 923

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

96

Conclusotildees Verifica-se no Quadro 530 que os resultados do dimensionamento pelos dois

processos conduzem a valores da mesma ordem de grandeza e inferiores agrave

unidade

Estados Limites de Serviccedilo

A verificaccedilatildeo da seguranccedila aos estados limites de utilizaccedilatildeo foi realizada com base nos

deslocamentos verticais maacuteximos para a combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel conforme se indica

na Figura 511

Quadro 532 - Deslocamento Maacuteximo da Viga

Elemento δmaxSAP2000

[cm]

δmaxEC3 = L300

[cm] δmaxSAP2000 le L300

Viga

IPE100 017 161300 = 054 Verifica

53 Ligaccedilotildees

534 Ligaccedilotildees Soldadas

As ligaccedilotildees soldadas foram dimensionadas de acordo com a informaccedilatildeo indicada na

Memoacuteria Descritiva

A Figura 512 apresenta o aacutebaco que permite de um modo simples proceder ao

dimensionamento dos cordotildees das soldaduras de acircngulo

Figura 511 - Deslocamento Maacuteximo da Viga para a Combinaccedilatildeo ELServiccedilo

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 97

Figura 512 - Aacutebaco de Dimensionamento dos Cordotildees de Soldadura de acircngulo S235 JR

Ligaccedilatildeo do Pilar ndash Viga (Soldada)

LOADS

Case Manual calculations

Mb2Ed = -337 [kNm] Bending moment in the left beam

Vb2Ed = -1046 [kN] Shear force in the left beam

Nb2Ed = -013 [kN] Axial force in the left beam

Mc2Ed = -012 [kNm] Bending moment in the upper column

Vc2Ed = -008 [kN] Shear force in the upper column

Nc2Ed = -2676 [kN] Axial force in the upper column

RESULTS

WEB PANEL - SHEAR Mb1Ed = 000 [kNm] Bending moment (right beam) [53(3)]

Mb2Ed = -337 [kNm] Bending moment (left beam) [53(3)]

Vc1Ed = 000 [kN] Shear force (lower column) [53(3)]

Vc2Ed = -008 [kN] Shear force (upper column) [53(3)]

z = 94 [mm] Lever arm [625]

VwpEd = (Mb1Ed - Mb2Ed) z - (Vc1Ed - Vc2Ed) 2

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 50 100 150 200 250 300

FwR

d [

kN]

L [mm] - Comprimento de cordatildeo

Cordotildees de Soldadura em Accedilo S235 JR

a=12mm

a=11mm

a=10mm

a=9mm

a=8mm

a=7mm

a=6mm

a=5mm

a=4mm

a=3mm

Figura 513 - Pormenor em 3D da ligaccedilatildeo Pilar - Viga

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

98

VwpEd = 3570 [kN] Shear force acting on the web panel [53(3)]

Avs = 508 [cm2] Shear area of the column web EN1993-1-1[626(3)]

Avc = 508 [cm2] Shear area EN1993-1-1[626(3)]

ds = 94 [mm] Distance between the centroids of stiffeners [6261(4)]

MplfcRd = 010 [kNm] Plastic resistance of the column flange for bending [6261(4)]

MplstuRd = 012 [kNm] Plastic resistance of the upper transverse stiffener for bending [6261(4)]

MplstlRd = 012 [kNm] Plastic resistance of the lower transverse stiffener for bending [6261(4)]

VwpRd = 09 ( Avsfywc ) (3 M0) + Min(4 MplfcRd ds (2 MplfcRd + MplstuRd + MplstlRd) ds) VwpRd = 6656 [kN] Resistance of the column web panel for shear [6261]

VwpEd VwpRd le 10 054 lt 100 verified (054)

WELD RESISTANCE Aw = 1700 [cm

2] Area of all welds [4532(2)]

Awy = 1103 [cm2] Area of horizontal welds [4532(2)]

Awz = 597 [cm2] Area of vertical welds [4532(2)]

Iwy = 28893 [cm4] Moment of inertia of the weld arrangement with respect to the hor axis [4532(5)]

max=max = 000 [MPa] Normal stress in a weld [4532(5)]

= = 000 [MPa] Stress in a vertical weld [4532(5)]

II = 000 [MPa] Tangent stress [4532(5)]

w = 080

Correlation coefficient [4532(7)]

[max2 + 3(max

2)] le fu(wM2) 000 lt 23500 verified (000)

[2 + 3(

2+II

2)] le fu(wM2) 000 lt 23500 verified (000)

le 09fuM2 000 lt 16920 verified (000)

WEAKEST COMPONENT COLUMN WEB PANEL - SHEAR

Connection conforms to the code Ratio 054

535 Ligaccedilotildees Aparafusadas

Com base no software Robot Structural Analysis Professional junta-se a justificaccedilatildeo de

uma ligaccedilatildeo aparafusada do pilar rotulado agrave laje teacuterrea de fundaccedilatildeo da cave

No Anexo II estaacute o relatoacuterio completo do caacutelculo realizado

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 99

Ligaccedilatildeo na base do Pilar Rotulado

LOADS

Case Manual calculations

NjEd = -2676 [kN] Axial force

VjEdy = -007 [kN] Shear force

VjEdz = -008 [kN] Shear force

RESULTS

COMPRESSION ZONE

COMPRESSION OF CONCRETE

c = 23 [mm] Additional width of the bearing pressure zone [625(4)]

fjd = 1994 [MPa] Design bearing resistance [625(7)]

FcRdn = 19845 [kN] Bearing resistance of concrete for compression [6282(1)]

RESISTANCES OF SPREAD FOOTING IN THE COMPRESSION ZONE

NjRd = FcRdn NjRd = 19845 [kN] Resistance of a spread footing for axial compression [6282(1)]

CONNECTION CAPACITY CHECK

NjEd NjRd le 10 (624) 013 lt 100 verified (013)

Figura 514 - Pormenor em 3D da ligaccedilatildeo na base s do Pilar Rotulado

A ndash PECcedilAS ESCRITAS

IV CONCLUSOtildeES

CONCLUSOtildeES

A realizaccedilatildeo deste trabalho permitiu a aplicaccedilatildeo praacutetica de diversos conceitos adquiridos

nas vaacuterias unidades curriculares do curso de engenharia civil possibilitando tambeacutem a

aprendizagem de novos conceitos no domiacutenio do dimensionamento de estruturas que foram

fundamentais para a realizaccedilatildeo do Projeto da Sala Eleacutetrica e do Posto de Transformaccedilatildeo

O estudo aprofundado de outros projetos em conjunto com outros conhecimentos

complementares adquiridos na anaacutelise estrutural de estruturas foram tambeacutem fundamentais

no desenvolvimento das diferentes fases deste Projeto

A elaboraccedilatildeo deste trabalho permitiu adquirir e consolidar conhecimentos nas aacutereas

referentes a

Regulamentaccedilatildeo Europeia (Eurocoacutedigos Estruturais) na parte referente da anaacutelise das

accedilotildees do vento sismo temperatura etc

Aprendizagem de softwares tais como ˝SAP2000˝ ˝GaLa Reinforcement˝

˝SemiComp˝ ˝LTBeam˝ etc

Elaboraccedilatildeo de tabelas de caacutelculo em ˝Excel˝ utilizadas quer para o dimensionamento

orgacircnico de elementos em betatildeo armado mas tambeacutem para secccedilotildees e elementos

metaacutelicos

Elaboraccedilatildeo de peccedilas desenhadas com recurso ao ˝Autocad˝

Perspetivas Futuras

O dimensionamento deste Edifiacutecio a partir de uma soluccedilatildeo totalmente metaacutelica ou em

betatildeo armado com elementos preacute-fabricados de modo a compararem-se os custos entre a

soluccedilatildeo deste Projeto e estas soluccedilotildees

Programar parte das tabelas que serviram para o dimensionamento dos elementos de betatildeo

armado e metaacutelicos com recurso agrave linguagem de Visual Basic (VBA)

Desafiar alguns colegas de curso de modo a publicar em conjunto tabelas e aacutebacos que

permitam proceder ao dimensionamento de vigas pilares e sapatas em betatildeo armado de um

modo mais ceacutelere

Page 4: A PEÇAS ESCRITAS III. MEMÓRIA JUSTIFICATIVA

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

V

IacuteNDICE DE FIGURAS

Figura 11 - Identificaccedilatildeo das Lajes da Cobertura 2

Figura 12 ndash Identificaccedilatildeo das Vigas da Cobertura 4

Figura 13 - Identificaccedilatildeo dos Pilares 5

Figura 14 - Planta de Fundaccedilotildees 7

Figura 15 - Planta do Piso Metaacutelico 8

Figura 16 - Localizaccedilatildeo dos Pilares Metaacutelicos 9

Figura 17- Corte Transversal Tipo 9

Figura 21 - Modelo Unifilar - Vistas em 3D 12

Figura 22 - Modelo Unifilar - Vistas em 3D 12

Figura 23 - Laje Teacuterrea 12

Figura 24 - Modelo Extrudido da Estrutura do Piso Metaacutelico 13

Figura 31 - Definiccedilatildeo dos Materiais ˝SAP2000˝ 15

Figura 32 - Restantes Cargas Permanentes ndash a) Laje da Cobertura (15 kNm2) 16

Figura 33 - Restantes Cargas Permanentes - Piso Metaacutelico (15 kNm2) 16

Figura 34 - Sobrecargas ndash a) Laje da Cobertura (04 kNm2) b) Laje Teacuterrea (2 kNm

2) 17

Figura 35 - Sobrecargas ndash Piso Metaacutelico (18 kNm2) 17

Figura 36 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura nas Coberturas e Platibandas ndash a) VUT+ (18ordm C) 18

Figura 37 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura nas Vigas e nos Pilares ndash a) VUT+

(18ordm C) 18

Figura 38 - Accedilatildeo do Vento 19

Figura 39 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores nos Alccedilados ndash a) Wx b) Wxx 21

Figura 310 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores nos Alccedilados - a) Wy b) Wyy 21

Figura 311 - Coeficientes de Pressatildeo Interior - a) 1ordm Caso - Pressatildeo b) 2ordm Caso - Succcedilatildeo 21

Figura 312 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes ndashAlccedilados Wx Wxx - a) 1ordf Hipoacutetese 22

Figura 313 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes ndashAlccedilados Wy Wyy - a) 1ordf Hipoacutetese 22

Figura 314 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores Wx - Cobertura 26

Figura 315 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores Wxx - Cobertura 26

Figura 316 - Coeficientes de Pressatildeo Exterior Wy - Cobertura 27

Figura 317 - Coeficientes de Pressatildeo Exterior Wyy - Cobertura 27

Figura 318 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes - Cobertura Wx Wxx ndash a) 1ordf Hipoacutetese 28

Figura 319 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes - Cobertura Wy Wyy ndash a) 1ordf Hipoacutetese 28

Figura 320 - Espetros de Caacutelculo para Accedilotildees Siacutesmicas do Tipo 1 e 2 30

Figura 321 - 4ordm Modo de Vibraccedilatildeo 31

Figura 322 - 1ordm Modo de Vibraccedilatildeo 31

Figura 323 - 90ordm Modo de Vibraccedilatildeo 31

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

VI

Figura 324 - 5ordm Modo de Vibraccedilatildeo 31

Figura 325 - Impulsos de terreno nos muros da cave 32

Figura 41 - Eixos Locais das Lajes 33

Figura 42 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos 34

Figura 43 - M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos 35

Figura 44 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos 35

Figura 45 - V23 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Transversos Positivos 37

Figura 46 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos 39

Figura 47 - M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos 39

Figura 48 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos 40

Figura 49 - V23 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Eforccedilos Transversos Positivos 42

Figura 410 - V13 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Eforccedilos Transversos Positivos 42

Figura 411 - Eixos Locais das Platibandas 43

Figura 412 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos 44

Figura 413 ndash M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos 44

Figura 414 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos 44

Figura 415 - F11 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos 45

Figura 416 - F22 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos 45

Figura 417 - Corte Transversal Tipo das Platibandas 45

Figura 418 - Eixos Locais dos Muros da Cave 46

Figura 419 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos 47

Figura 420 - M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos 47

Figura 421 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos 47

Figura 422 - F11 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos 48

Figura 423 - F22 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos 48

Figura 424 - Identificaccedilatildeo das armaduras dos muros 48

Figura 425 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Frontal 49

Figura 426 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Lateral Direito 49

Figura 427 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Lateral Esquerdo 50

Figura 428 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Tardoz 50

Figura 429 - V23 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Transversos Positivos 51

Figura 430 - V13 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Transversos Positivos 52

Figura 431 - Armaduras das Paredes 52

Figura 432 - Controlo de Fendilhaccedilatildeo nos Muros (025 m x 185 m) 53

Figura 433 - Eixos Locais das Vigas 54

Figura 434 - Envolvente dos Momentos Fletores das Vigas da Cobertura 54

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

VII

Figura 435 - Envolvente dos Esforccedilos Transversos das Vigas da Cobertura 57

Figura 436 - Estado Limite de Fendilhaccedilatildeo na Secccedilatildeo do Apoio de uma das Vigas 62

Figura 437 - Identificaccedilatildeo dos Grupos de Pilares ndash a) Vista em 3D b) Vista em Planta 63

Figura 438 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N= 1587 kN b) N= 2315 kN 64

Figura 439 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 804 kN b) N = - 1022 kN 65

Figura 440 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 14467 kN b) N = - 107 kN 66

Figura 441 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 11142 kN b) N = - 107 kN 66

Figura 442 - Armaduras no Pilares 68

Figura 443 - Estado Limite de Fendilhaccedilatildeo nas Secccedilotildees dos Pilares 69

Figura 51 ndash Vista em 3D do Piso Metaacutelico 75

Figura 52 ndash Raacutecios de Dimensionamento da Combinaccedilatildeo mais condicionante do pilar IPE100 79

Figura 53 - Diagramas de Esforccedilos de Caacutelculo 79

Figura 54 - Folha de Dimensionamento do ˝SAP 2000 para o Pilar IPE100 mais solicitado 84

Figura 55 - Folha de Caacutelculo do ˝SemiComp˝ - Verificaccedilatildeo da Secccedilatildeo Transversal 86

Figura 56 - Folha de Caacutelculo do ˝SemiComp - Verificaccedilatildeo para o Elemento agrave Flexatildeo Composta

com Compressatildeo 87

Figura 57 - Determinaccedilatildeo do Momento Critico - ˝LTBeam˝ 88

Figura 58 - ˝SAP2000˝ - Raacutecios de Dimensionamento da Viga mais solicitada 90

Figura 59 - Diagramas de Esforccedilos na Viga 90

Figura 510 - Folhas de Dimensionamento do ˝SAP2000˝ para a Viga IPE100 94

Figura 511 - Deslocamento Maacuteximo da Viga para a Combinaccedilatildeo ELServiccedilo 96

Figura 512 - Aacutebaco de Dimensionamento dos Cordotildees de Soldadura de acircngulo S235 JR 97

Figura 513 - Pormenor em 3D da ligaccedilatildeo Pilar - Viga 97

Figura 514 - Pormenor em 3D da ligaccedilatildeo na base s do Pilar Rotulado 99

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

IX

IacuteNDICE DE QUADROS

Quadro 11 - Preacute ndash Dimensionamento das Lajes da Cobertura 2

Quadro 12 - Preacute-Dimensionamento das Vigas 3

Quadro 13 - Dimensotildees dos Pilares 5

Quadro 14 - Dimensotildees dos Muros da Cave 6

Quadro 15 - Geometria das Sapatas 7

Quadro 21 - Peso Proacuteprio dos Elementos Estruturais no modelo ˝SAP2000˝ 13

Quadro 22 - Reaccedilotildees Verticais nos Apoios ˝SAP2000˝ 14

Quadro 31 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Negativa ndash Inverno 17

Quadro 32 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Positiva ndash Veratildeo 18

Quadro 33 - Determinaccedilatildeo da Pressatildeo Dinacircmica de Pico 20

Quadro 34 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo x 24

Quadro 35 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo xx 24

Quadro 36 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo y 24

Quadro 37 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo yy 25

Quadro 38 - Accedilatildeo do Vento na Cobertura nas Direccedilotildees x e xx 28

Quadro 39 - Accedilatildeo do Vento na Cobertura nas Direccedilotildees y e yy 29

Quadro 310 - Determinaccedilatildeo dos Espectros de Resposta de Caacutelculo 29

Quadro 41 - Armaduras de Flexatildeo das Lajes da Cobertura 36

Quadro 42 - Verificaccedilatildeo de Esforccedilo Transverso das Lajes da Cobertura 38

Quadro 43 - Armaduras de Flexatildeo da Laje Teacuterrea 41

Quadro 44 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila ao Esforccedilo Transverso da Laje Teacuterrea 43

Quadro 45 - Armaduras dos Muros 51

Quadro 46 - Verificaccedilatildeo do Esforccedilo Transverso Resistente Maacuteximo 52

Quadro 47 - Vigas da Cobertura ndash Armaduras de Flexatildeo 55

Quadro 48 - Dimensionamento ao Esforccedilo Transverso das Vigas da Cobertura 57

Quadro 49 - Armaduras de Esforccedilo Transverso nas Vigas da Cobertura 59

Quadro 410 - Vigas de Coberturas - Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo 62

Quadro 411 - Grupos e Geometria dos Pilares 63

Quadro 412 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo A 64

Quadro 413 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo A 64

Quadro 414 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo B 65

Quadro 415 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo B 65

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

X

Quadro 416 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo C 65

Quadro 417 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo C 66

Quadro 418 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo D 66

Quadro 419 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo D 67

Quadro 420 - Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo 67

Quadro 421 - Cintas nos Pilares 68

Quadro 422 - Armaduras Miacutenimas de Fendilhaccedilatildeo dos Pilares 69

Quadro 423 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila do Solo ndash Combinaccedilotildees Siacutesmicas 71

Quadro 424 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila do Solo ndash Combinaccedilotildees Raras 72

Quadro 425 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila das Sapatas 73

Quadro 51 - Propriedades e Caracteriacutesticas Geomeacutetricas - Perfil IPE 100 76

Quadro 52 - Propriedades e Carateriacutesticas Geomeacutetricas - Perfil T50x6 76

Quadro 53 - Classificaccedilatildeo das Secccedilotildees do Perfil IPE 100 76

Quadro 54 - Classificaccedilatildeo das Secccedilotildees do Perfil T50 x 6 76

Quadro 55 - Processos utilizados no dimensionamento da Estrutura Metaacutelica 77

Quadro 56 - Raacutecios dos Pilares 77

Quadro 57 - Esforccedilos de Caacutelculo mais desfavoraacuteveis na secccedilatildeo do Pilar 79

Quadro 58 - Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Axial de Compressatildeo 80

Quadro 59 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo 80

Quadro 510 - Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Transverso 80

Quadro 511 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Composta (M+N) 81

Quadro 512 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Desviada 81

Quadro 513 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Composta com Esforccedilo Transverso (M+N+V) 81

Quadro 514 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura por Compressatildeo 82

Quadro 515 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura Lateral 82

Quadro 517 ndash Fatores de Interaccedilatildeo kij 83

Quadro 516 - Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes 83

Quadro 518 - Flexatildeo Composta com Compressatildeo 83

Quadro 519 - Deslocamento Horizontal Maacuteximo do Pilar 88

Quadro 520 - Raacutecios das Vigas 89

Quadro 521 - Esforccedilos de Caacutelculo mais desfavoraacuteveis na secccedilatildeo da Viga 90

Quadro 522 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo 91

Quadro 523 - Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Transverso 91

Quadro 524 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura Lateral 92

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

XI

Quadro 526 - Fatores de Interaccedilatildeo kij 92

Quadro 525 - Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes 92

Quadro 527 - Flexatildeo Composta Com Compressatildeo 93

Quadro 528 - Valores dos Esforccedilos em cada Troccedilo da Viga 95

Quadro 529 - Raacutecios das Secccedilotildees mais Esforccediladas e da Encurvadura da Viga 95

Quadro 530 - Raacutecios na Viga 95

Quadro 531 - Raacutecios na Viga 95

Quadro 532 - Deslocamento Maacuteximo da Viga 96

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 1

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

O preacute-dimensionamento do Edifiacutecio da Sala Eleacutetrica e do Posto de Transformaccedilatildeo foi

realizado para todos os elementos estruturais dentro dos criteacuterios de seguranccedila e de

economia definidos pelos Eurocoacutedigos e por outras Normas

Elementos de Betatildeo Armado 11

111 Lajes

A espessura das lajes varia em funccedilatildeo das condiccedilotildees de ligaccedilatildeo ao exterior dos vatildeos da

relaccedilatildeo entre vatildeos dos valores das accedilotildees etc

As lajes da cobertura da Sala Eleacutetrica satildeo do tipo vigadas maciccedilas sendo as lajes de

fundaccedilatildeo teacuterreas assentes num meio elaacutestico

Lajes da Cobertura

O preacute-dimensionamento das lajes da cobertura foi realizado a partir das Eq11 e 12

Em que

d ndash altura uacutetil da laje

Lmenor vatildeo ndash menor dos vatildeos

ϕ ndash diacircmetro do varatildeo da armadura de flexatildeo

c ndash recobrimento das armaduras

Todas as lajes da cobertura foram consideradas armadas numa soacute direccedilatildeo atendendo agrave

Claacuteusula sect531 (5) do EC2 20maior

menor

L

L

As espessuras consideradas para as lajes da cobertura estatildeo indicadas no Quadro 11

yk

50026

menor vatildeoLd

f

(Eq 11)

2h d rec

(Eq 12)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

2

Quadro 11 - Preacute ndash Dimensionamento das Lajes da Cobertura

Betatildeo C2530

fck = 25 Mpa

Accedilo A500 NR

fyk = 500 Mpa Rec= 3 cm

Lajes Lmenor vatildeo

[m]

yk

50026

menor vatildeoLd

f

hadotado

[m]

L11 241 009 016

L12 335 013 016

L13 335 013 016

L14 385 015 016

Na Figura 11 estatildeo identificadas as lajes da cobertura

Laje Teacuterrea

A laje teacuterrea assenta num meio elaacutestico tendo-se considerado no preacute-dimensionamento uma

espessura de 015 m

112 Vigas

O preacute-dimensionamento das vigas foi feito a partir das Eq13 e 14

As dimensotildees consideradas tiveram tambeacutem em conta as dimensotildees dos pilares de 035 m

x 035 m e dos muros da cave de 025 m x 185 m

Figura 11 - Identificaccedilatildeo das Lajes da Cobertura

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 3

10 12

Lh

a (Eq 13)

3 2

h hb (Eq 14)

Em que L representa o vatildeo e h altura

A geometria de todas as vigas para a estrutura do Edifiacutecio estaacute indicada no Quadro 12

Quadro 12 - Preacute-Dimensionamento das Vigas

Betatildeo C2530

fck = 25 Mpa

Accedilo A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 3 cm

Vigas Lvatildeo

[m] 10

Lh

hadotado

[m] Secccedilotildees

[m x m]

V11 385 039 070 030 x 070

V12

335 039 070 030 x 070

335 034 070 030 x 070

385 039 070 030 x 070

V13

335 039 070 030 x 070

335 034 070 030 x 070

385 039 070 030 x 070

V14 398 040 070 030 x 070

398 040 070 030 x 070

V15 796 080 070 030 x 070

V16 796 080 070 030 x 070

241 024 070 030 x 070

V17

398 040 070 030 x 070

398 040 070 030 x 070

241 024 070 030 x 070

VF1 385 039 060 025 x 060

VF2 241 024 060 025 x 060

VF3 241 024 060 035 x 060

Na Figura 12 representa-se a identificaccedilatildeo de todas as vigas da cobertura

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

4

113 Pilares

O preacute-dimensionamento dos pilares foi realizado a partir da Eq15 com base nos esforccedilos

NEd determinados em funccedilatildeo das aacutereas de influecircncia de cada um tendo-se considerado para ν

o valor de 065

Em que

Ac ndash aacuterea da secccedilatildeo transversal dos pilares

NEd ndash valor de caacutelculo do esforccedilo axial

ν ndash esforccedilo axial reduzido para a combinaccedilatildeo fundamental dos estados limites uacuteltimos

fcd ndash valor de caacutelculo da tensatildeo de rotura do betatildeo agrave compressatildeo

No Quadro 13 estatildeo indicados a geometria dos pilares

Edc

cd

NA

f

(Eq 15)

Figura 12 ndash Identificaccedilatildeo das Vigas da Cobertura

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 5

Quadro 13 - Dimensotildees dos Pilares

Betatildeo C2530

fck= 25 Mpa

Accedilo A500

fyk= 500 Mpa Rec= 3 cm

Pilares H

[m]

Secccedilotildees

Transversais

[m x m]

P11 465 035 x 035

P12 465 035 x 035

P13 465 035 x 035

P14 465 035 x 035

P15 465 035 x 035

P16 465 035 x 035

P17 465 035 x 035

P18 465 035 x 035

P19 465 035 x 035

P110 465 035 x 035

P111 465 035 x 035

P112 465 035 x 035

Na Figura 13 estatildeo identificados em planta todos os pilares

Figura 13 - Identificaccedilatildeo dos Pilares

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

6

114 Muros da Cave

A espessura dos muros da cave foi definida com base nos esforccedilos provenientes do peso

proacuteprio e dos impulsos do terreno tendo-se considerado uma espessura de 025 m para todos

os muros

Quadro 14 - Dimensotildees dos Muros da Cave

Betatildeo C2530

fck = 25 Mpa

Accedilo A500

fyk = 500 Mpa Rec= 3 cm

Muros

da Cave

Lvatildeo

[m]

Secccedilotildees

Transversais

[m x m] p11 335 025 x 185

p12 335 025 x 185

p13 385 025 x 185

p14 398 025 x 185

p15 398 025 x 185

p16 398 025 x 185

p17 398 025 x 185

p18 335 025 x 185

p19 335 025 x 185

p110 385 025 x 185

115 Platibandas

As platibandas foram dimensionadas em funccedilatildeo dos pormenores dos desenhos do projeto

de arquitetura tendo-se considerado secccedilotildees com as dimensotildees de 012 m x 11 m

116 Sapatas

O preacute-dimensionamento das sapatas foi efetuado de modo a garantir que os esforccedilos da

superestrutura fossem inferiores agraves tensotildees admissiacuteveis do terreno de fundaccedilatildeo

De referir que na estrutura deste Edifiacutecio os momentos fletores nas bases dos pilares satildeo

absorvidos diretamente pelas vigas de fundaccedilatildeo razatildeo pela qual as sapatas foram calculadas

soacute para os esforccedilos axiais

As dimensotildees em planta das sapatas Amin foram calculadas pela expressatildeo

Considerou-se para a tensatildeo admissiacutevel no terreno de fundaccedilatildeo 025 MPa

No Quadro 15 indicam-se as dimensotildees das sapatas

(Eq 16) pilar

minadm

NA

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 7

Quadro 15 - Geometria das Sapatas

Betatildeo C2530

fck=25 Mpa

Accedilo A500

fyk=500 Mpa Rec=4 cm

Sapatas H

[m]

Secccedilotildees

Transversais

[m x m]

S11 030 125 x 125

S12 030 125 x 125

S13 03 125 x 125

S14 030 125 x 125

S15 030 125 x 125

S16 030 125 x 125

S17 030 125 x 125

S18 030 125 x 125

S19 030 125 x 125

S110 030 125 x 125

S111 030 125 x 125

S112 030 125 x 125

Na Figura 14 estaacute representada a planta de fundaccedilotildees do Edifiacutecio

Figura 14 - Planta de Fundaccedilotildees

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

8

Elementos Metaacutelicos 12

121 Estrutura de Suporte da Sala Eleacutetrica

O preacute-dimensionamento das estruturas metaacutelicas que servem de suporte aos equipamentos

da Sala Eleacutetrica foi feito com base num poacutertico tipo que se repete de um modo idecircntico ao

longo da estrutura

O esqueleto estrutural inclui as vigas principais IPE100 orientadas segundo as duas

direccedilotildees ortogonais e as vigas secundaacuterias T50x6 colocadas entre as vigas principais

Este esqueleto estaacute apoiado em pilares IPE100 ligados agrave laje teacuterrea

As Figuras 15 16 e 17 mostram duas plantas e um corte tipo das estruturas metaacutelicas

Figura 15 - Planta do Piso Metaacutelico

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 9

Figura 16 - Localizaccedilatildeo dos Pilares Metaacutelicos

Figura 17- Corte Transversal Tipo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

10

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

11

2 MODELACcedilAtildeO ESTRUTURAL

A anaacutelise da estrutura foi efetuada com base num conjunto de modelos de caacutelculo

realizados a partir de um programa de elementos finitos ˝SAP2000˝ versatildeo 17

Os modelos estudados foram definidos a partir da geometria da estrutura que foi preacute-

dimensionada no capiacutetulo anterior

Modelo de Caacutelculo 21

211 Estrutura de Betatildeo Armado

Os modelos foram definidos a partir da geometria da estrutura tendo-se considerado

elementos do tipo ˝barra˝ para simular as vigas e os pilares e elementos do tipo ˝shell-thick˝

para simular as lajes os muros e as platibandas

A laje teacuterrea foi considerada apoiada em apoios elaacutesticos (ver Figura 23)

O caacutelculo da rigidez das molas foi feito com base na aacuterea de influecircncia de cada noacute da

malha tipo da laje teacuterrea para um coeficiente de reaccedilatildeo do solo Ks calculado do seguinte

modo

Em que

Es = 3000 kNm2 (argila muito dura)

B = 1 m

ν = 04 (argila muito dura)

Nas Figuras seguintes representa-se os modelos final da estrutura da Sala Eleacutetrica e do

Posto de Transformaccedilatildeo considerados no ˝SAP2000 ˝

21

ss

EK

B

(Eq 21)

Ks= 35700 kNm3

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

12

212 Estruturas Metaacutelicas

A Figura 24 mostra as estruturas metaacutelicas do piso teacutecnico (cave) cujo pavimento serve de

suporte aos equipamentos eleacutetricos da Sala Eleacutetrica

Figura 22 - Modelo Unifilar - Vistas em 3D

Figura 23 - Laje Teacuterrea

Figura 21 - Modelo Unifilar - Vistas em 3D

2 MODELACcedilAtildeO ESTRUTURAL

Maria Isabel Balboa Antunes 13

Validaccedilatildeo dos Modelos no ˝SAP2000˝ 22

Sempre que possiacutevel procedeu-se agrave verificaccedilatildeo e validaccedilatildeo dos diferentes ficheiros de

dados e de resultados obtidos nas anaacutelises realizadas

A validaccedilatildeo dos diferentes modelos foi feita atraveacutes das seguintes verificaccedilotildees

Comparaccedilatildeo do peso proacuteprio total das estruturas lajes vigas e pilares calculadas a

numa folha em ˝Excel˝ com os resultados obtidos pelo somatoacuterio das cargas verticais

do programa de elementos finitos

Anaacutelise criacutetica das deformaccedilotildees determinadas a partir do ˝SAP2000˝

Verificaccedilatildeo da orientaccedilatildeo dos eixos principais dos diferentes elementos com base nos

sistemas de eixos para os noacutes e para as barras do programa de caacutelculo automaacutetico

Nos Quadros 21 e 22 representam-se alguns dos estudos realizados que serviram para a

validaccedilatildeo dos modelos

Quadro 21 - Peso Proacuteprio dos Elementos Estruturais no modelo ˝SAP2000˝

Elementos Estruturais Peso Proacuteprio

[kN]

P - 035 m x 035 m 1727

V - 03 m x 07 m 3234

L16 4488

L12 1495

P1 - 025 m x 185 m 4605

Peso Total 1555

Figura 24 - Modelo Extrudido da Estrutura do Piso Metaacutelico

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

14

Quadro 22 - Reaccedilotildees Verticais nos Apoios ˝SAP2000˝

Em que

P - 035 m x 035 m ndash pilares

V - 030 m x 070 m ndash vigas

L16 ndash lajes de cobertura com espessuras de 016 m

L12 ndash platibandas com espessuras de 012 m

p1 - 025 m x 185 m ndash parede do muro de fundaccedilatildeo

Identificaccedilatildeo dos

Apoios

Reaccedilotildees Verticais

F3

[kN]

2 1316

3 1007

4 1677

22 664

24 443

26 2150

53 1032

54 1583

55 1668

57 1102

58 145

2349 1454

Peso Total 1555

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

15

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Peso Proacuteprio 31

O peso proacuteprio dos elementos de betatildeo armado e metaacutelicos foi considerado de forma

automaacutetica pelo programa de caacutelculo atraveacutes da introduccedilatildeo das caracteriacutesticas geomeacutetricas e

dos materiais constituintes betatildeo armado e accedilo dos perfis laminados conforme se indica na

Figura 31

Figura 31 - Definiccedilatildeo dos Materiais ˝SAP2000˝

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

16

Restantes Cargas Permanentes 32

Nas Figuras 32 e 33 representam-se as restantes cargas permanentes consideradas

a)

b)

Sobrecargas 33

As sobrecargas que atuam nas estruturas estatildeo indicadas nas Figuras 34 e 35

Figura 32 - Restantes Cargas Permanentes ndash a) Laje da Cobertura (15 kNm2)

b) Laje Teacuterrea (2 kNm2)

Figura 33 - Restantes Cargas Permanentes - Piso Metaacutelico (15 kNm2)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 17

a)

b)

Temperatura 34

A quantificaccedilatildeo das variaccedilotildees uniformes de temperatura consta nos Quadros 31 e 32 e nas

Figuras 36 e 37

Quadro 31 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Negativa ndash Inverno

Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Negativa - Inverno

H

[m]

Tmin

[ordmC]

Tmin(H)

[ordmC]

Tout = Tmin

[ordmC]

Tin

[ordmC]

T

[ordmC]

T0

[ordmC]

ΔTu-

[ordmC]

100 0 -05 -05 18 875 15 -625

Figura 34 - Sobrecargas ndash a) Laje da Cobertura (04 kNm2) b) Laje Teacuterrea (2 kNm

2)

Figura 35 - Sobrecargas ndash Piso Metaacutelico (18 kNm2)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

18

Quadro 32 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Positiva ndash Veratildeo

Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Positiva - Veratildeo

H

[m]

Tmax

[ordmC]

Tmax(H)

[ordmC]

Tout = Tmax + Tcor

[ordmC]

Tin

[ordmC]

T

[ordmC]

T0

[ordmC]

ΔTu+

[ordmC]

100 40 39 41 25 33 15 18

a)

b)

a)

b)

Figura 36 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura nas Coberturas e Platibandas ndash a) VUT+

(18ordm C)

b) VUT

- (- 625ordm C)

Figura 37 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura nas Vigas e nos Pilares ndash a) VUT+

(18ordm C)

b) VUT

- (- 625ordm C)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 19

Vento 35

As accedilotildees provenientes do vento conforme se indica na Figura 38 produzem forccedilas nas

quatro direccedilotildees ortogonais

Wx ndash direccedilatildeo do vento em x com sentido positivo

Wxx ndash direccedilatildeo do vento em x com sentido negativo

Wy ndash direccedilatildeo do vento em y com sentido positivo

Wyy ndash direccedilatildeo do vento em y com sentido negativo

De modo a simplificar a accedilatildeo do vento no modelo em estudo considerou-se para o Edifiacutecio

da Sala Eleacutetrica e do Posto de Transformaccedilatildeo uma geometria em planta retangular

351 Pressatildeo dinacircmica de Pico

No Quadro 33 indicam-se os paracircmetros que permitiram quantificar a accedilatildeo do vento de

acordo com o que foi jaacute indicado na Memoacuteria Descritiva

Figura 38 - Accedilatildeo do Vento

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

20

Quadro 33 - Determinaccedilatildeo da Pressatildeo Dinacircmica de Pico

Paracircmetros de caacutelculo da Pressatildeo Dinacircmica de Pico

Altura de referecircncia h le b ze = 41 m

Valor baacutesico da velocidade de referecircncia do vento Zona A νb0 = 27 ms

Coeficiente de direccedilatildeo cdir = 10

Coeficiente de sazatildeo cseason = 10

Velocidade de referecircncia do vento νb= cdirmiddot cseasonmiddot νb0 νb = 27 ms

Categoria do Terreno II Comprimento de rugosidade z0 = 005 m

Altura miacutenima zmin = 2 m

Altura maacutexima zmax = 200 m

zmin le z le zmax z = 41 m 2 le z le 200

Coeficiente de terreno dependente

do comprimento de rugosidade z0

kr = 019

Coeficiente de rugosidade cr(z) = krmiddot ln(zz0) cr(z) = 0837

Coeficiente de orografia c0(z) = 10

Velocidade meacutedia do vento νm(z) =cr(z)middotc0(z)middotνb νm(z) = 27 ms

Coeficiente de turbulecircncia kI = 10

Intensidade de turbulecircncia

Iv(z) = 023

Massa voluacutemica do ar ρ = 125kgm3

Pressatildeo dinacircmica de pico

qp(z) = 183 kNm2

352 Coeficientes de Pressatildeo nos Alccedilados

Os coeficientes de pressatildeo determinados anteriormente para os alccedilados constam nas figuras

seguintes

119896119903 = 019 ∙ (1199110

1199110119868119868)

007

Iv(z) = 119896119868

119888119900(119911) middot ln (1199111199110

)

119902119901(z) = [1 + 7119868119907(119911)] middot1

2middot 120588 middot 1205841198982(119911)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 21

Coeficientes de Pressatildeo Exteriores

a)

b)

a)

b)

Coeficientes de Pressatildeo Interiores

Na Figura 311 estatildeo indicados os coeficientes de pressatildeo interiores (pressotildees e succcedilotildees)

a)

b)

Figura 39 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores nos Alccedilados ndash a) Wx b) Wxx

Figura 310 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores nos Alccedilados - a) Wy b) Wyy

Figura 311 - Coeficientes de Pressatildeo Interior - a) 1ordm Caso - Pressatildeo b) 2ordm Caso - Succcedilatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

22

Coeficientes de Pressatildeo Resultantes

Para cada direccedilatildeo e sentido da accedilatildeo do vento foram considerados duas hipoacuteteses para os

coeficientes de pressatildeo interiores (pressotildees e succcedilotildees) que em conjunto com os coeficientes

de pressatildeo exteriores originam oito hipoacuteteses diferentes para as accedilotildees do vento

Nas figuras seguintes indicam-se os coeficientes de pressatildeo resultantes

a)

b)

a)

b)

353 Accedilatildeo do Vento nos Pilares

A partir da pressatildeo dinacircmica de pico e dos coeficientes de pressatildeo nos alccedilados

determinaram-se as forccedilas do vento nos pilares com base nas larguras de influecircncia dos

Figura 312 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes ndashAlccedilados Wx Wxx - a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

Figura 313 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes ndashAlccedilados Wy Wyy - a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 23

mesmos obtendo-se assim os valores das forccedilas distribuiacutedas que se encontram resumidos nos

Quadros 34 a 37

Sendo

Fw ndash forccedila da accedilatildeo do vento

cpResultante ndash coeficiente de pressatildeo resultante

Linfluecircncia ndash largura de influecircncia dos pilares

FwdistPilar ndash forccedila distribuiacuteda no pilar

B ndash alccedilado de barlavento

S ndash alccedilado de sotavento

LE ndash alccedilado lado esquerdo

LD ndash alccedilado lado direito

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

24

Quadro 34 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo x

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wx

Wx1 (1ordf Hipoacutetese) Wx2 (2 ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm] Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -05 -04 P1 12 05 -05 -19 -19 E 00 00 P1 12 10 00 -12 -12

A -14 -12 P2 32 14 -14 -28 -28 A -09 -07 P2 32 26 00 -14 -14

B -10 -08 P3 398 17 -18 -30 -30 B -05 -04 P3 398 33 00 -15 -15

C -07 -06 P4 20 09 -09 -11 -11 C -02 -02 P4 20 165 00 -03 -03

Quadro 35 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo xx

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wxx

Wxx1 (1 ordf Hipoacutetese) Wxx2 (2 ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm] Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -05 -04 P1 12 05 -05 -22 -22 E 00 00 P1 12 10 00 -14 -14

A -14 -12 P2 32 14 -14 -30 -30 A -09 -07 P2 32 26 00 -15 -15

B -10 -08 P3 398 17 -18 -28 -28 B -05 -04 P3 398 33 00 -14 -14

C -07 -06 P4 20 09 -09 -10 -10 C -02 -02 P4 20 16 00 -028 -03

Quadro 36 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo y

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wy

Wy1 (1ordf Hipoacutetese) Wy2 (2ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm] Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -06 -05 P1 17 07 -08 -23 -23 E 00 00 P1 17 14 00 -15 -15

A -14 -12 P2 335 15 -15 -33 -33 A -09 -07 P2 335 28 00 -16 -16

B -10 -08 P3 36 16 -164 -26 -26 B -05 -04 P3 36 30 00 -13 -13

C -07 -06 P4 19 08 -09 -07 -07 C -02 -02 P4 19 16 00 -02 -02

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 25

Quadro 37 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo yy

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wyy

Wyy1 (1ordf Hipoacutetese) Wyy2 (2ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -06 -05 P1 17 07 -08 -14 -14 E 00 00 P1 17 14 00 -09 -09

A -14 -12 P2 335 15 -15 -26 -26 A -09 -07 P2 335 28 00 -13 -13

B -10 -08 P3 36 16 -16 -33 -33 B -05 -04 P3 36 30 00 -16 -16

C -07 -06 P4 19 08 -09 -12 -12 C -02 -02 P4 19 16 00 -03 -03

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

26

354 Accedilatildeo do Vento nas Platibandas

Para a determinaccedilatildeo das forccedilas resultantes exercidas sobre as platibandas foram

considerados por simplificaccedilatildeo os mesmos valores dos coeficientes de pressatildeo exteriores dos

alccedilados

Em relaccedilatildeo aos valores dos coeficientes de pressatildeo interiores apenas foram considerados os

valores positivos (cpi = +02) por questotildees de seguranccedila

355 Coeficientes de Pressatildeo na Cobertura

Nas Figuras 314 a 317 estatildeo indicados os coeficientes de pressatildeo para as direccedilotildees do

vento na cobertura

Coeficientes de Pressatildeo Exteriores

Figura 314 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores Wx - Cobertura

Figura 315 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores Wxx - Cobertura

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 27

Coeficientes de Pressatildeo Interiores

Os coeficientes de pressatildeo interiores foram jaacute indicados em 352

Coeficientes de Pressatildeo Resultantes

Na zona da cobertura foram tambeacutem considerados oito hipoacuteteses para a accedilatildeo do vento em

funccedilatildeo das diferentes direccedilotildees sentidos e coeficientes de pressatildeo exteriores e interiores

Os coeficientes de pressatildeo resultantes estatildeo indicados nas Figuras 318 e 319 e nos

Quadros 38 e 39

Figura 317 - Coeficientes de Pressatildeo Exterior Wyy - Cobertura

Figura 316 - Coeficientes de Pressatildeo Exterior Wy - Cobertura

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

28

a)

b)

a)

b)

Quadro 38 - Accedilatildeo do Vento na Cobertura nas Direccedilotildees x e xx

Wx Wxx

1ordf Hipoacutetese 2ordf Hipoacutetese

Zonas hhp qp(z) cscd cpResultante Fw

[kNm2]

cpResultante Fw

[kNm2]

F

0367 08268 1

-03 -02 -080 -07

G -03 -02 -075 -06

H -05 -04 -10 -08

I 00 00 -05 -04

Figura 318 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes - Cobertura Wx Wxx ndash a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

Figura 319 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes - Cobertura Wy Wyy ndash a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 29

Quadro 39 - Accedilatildeo do Vento na Cobertura nas Direccedilotildees y e yy

Wy Wyy

1ordf Hipoacutetese 2ordf Hipoacutetese

Zonas hhp qp(z) cscd cpResultante Fw

[kNm2]

cpResultante Fw

[kNm2]

F

0367 08268 1

-03 -02 -080 -07

G -03 -02 -075 -06

H -05 -04 -10 -08

I 00 00 -05 -04

Sismo 36

A accedilatildeo siacutesmica foi realizada a partir dos espectros de resposta segundo o EC8 previstos

para o territoacuterio nacional para o concelho onde o edifiacutecio iraacute ser construiacutedo

O Quadro 310 indica alguns dos paracircmetros necessaacuterios no caacutelculo dos espectros de

resposta

Quadro 310 - Determinaccedilatildeo dos Espectros de Resposta de Caacutelculo

Paracircmetros de Espectros de

Resposta de Caacutelculo

Accedilatildeo Siacutesmica

Tipo 1

Accedilatildeo Siacutesmica

Tipo 2

Tipo de Terreno B B

Zona Siacutesmica 12 23

Classe de Importacircncia II II

γI 1 1

agR (ms2) 2 17

ag (ms2) 2 17

Smaacutex 135 135

TB(s) 01 01

TC(s) 06 025

TD(s) 20 20

12 13

ξ () 5 5

η 1 1

q 15 15

β 02 02

2 2

maxmax

1 ms 4 ms

1= 1

3

g

g

a

SS S a

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

30

Considerando o valor recomendado de β igual a 02 e os paracircmetros definidos

anteriormente foi possiacutevel definir os espectros de resposta horizontais elaacutesticos representados

na Figura 320

Figura 320 - Espetros de Caacutelculo para Accedilotildees Siacutesmicas do Tipo 1 e 2

No programa de elementos finitos que serviu para o estudo da accedilatildeo siacutesmica introduziram-

se em ficheiros ˝txt˝ as funccedilotildees espetrais de caacutelculo para as accedilotildees siacutesmicas do Tipo 1 e 2

conforme se indica na Figura 320

As combinaccedilotildees das accedilotildees siacutesmicas horizontais estatildeo de acordo com a Claacuteusula sect43351

(3) da NP EN 1998-1 tendo-se considerado que as componentes horizontais U1 e U2 atuam

simultaneamente combinadas segundo os seguintes criteacuterios

Em que

+ ndash significa a combinar com

EEdx ndash representa os esforccedilos devidos agrave aplicaccedilatildeo da accedilatildeo siacutesmica segundo x

EEdy ndash representa os esforccedilos devidos agrave aplicaccedilatildeo da mesma accedilatildeo siacutesmica segundo y

000

050

100

150

200

250

300

350

400

450

0 05 1 15 2 25 3 35 4

Sd

[ms

2]

T

[s]

Espetros de Caacutelculo Tipo 1 e 2 (5 de amortecimento)

Accedilatildeo Siacutesmica Tipo 1

Accedilatildeo Siacutesmica Tipo 2

03Ed X Ed YE E (Eq 31)

03 Ed X Ed YE E (Eq 32)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 31

A partir da funccedilatildeo ˝mass source˝ do SAP2000 foram definidas as massas consideradas

na anaacutelise siacutesmica que incluiacuteram as restantes cargas permanentes e as sobrecargas sendo que

as sobrecargas foram multiplicadas pelo coeficiente ψ2

A resposta dinacircmica da estrutura foi obtida a partir de uma anaacutelise modal tendo-se

considerado o nuacutemero de modos de vibraccedilatildeo necessaacuterios de modo a obterem-se fatores de

participaccedilatildeo modais superiores a 90 nas duas direccedilotildees principais x e y

Apresentam-se nas Figuras 321 a 324 os modos com maior participaccedilatildeo de massa

1ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (y-y) 125

f = 165 Hz

T = 0605 s

4ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (y-y) 484

f = 52 Hz

T = 019 s

Figura 321 - 1ordm Modo de Vibraccedilatildeo

5ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (x-x) 47

f = 62 Hz

T = 0605 s

90ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (y-y) 19

f = 384 Hz

T = 003 s

Figura 322 - 4ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 321 - 1ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 324 - 90ordm Modo de Vibraccedilatildeo Figura 323 - 5ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 322 - 4ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 323 - 5ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 324 - 90ordm Modo de Vibraccedilatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

32

Impulso das Terras 37

Os impulsos das terras foram simulados atraveacutes de uma carga triangular aplicada nos

muros da cave que delimitam o Edifiacutecio em todo o periacutemetro (ver Figura 325)

Figura 325 - Impulsos de terreno nos muros da cave

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

33

4 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA DE BETAtildeO ARMADO

Para o dimensionamento dos elementos de betatildeo armado foram retirados os esforccedilos do

modelo de caacutelculo e calculadas as armaduras longitudinais e transversais das lajes vigas

pilares e sapatas segundo os criteacuterios de dimensionamento definidos na Memoacuteria Descritiva

As lajes e as vigas foram dimensionadas a partir de tabelas elaboradas em folhas de caacutelculo

em ˝Excel˝ realizadas para este Projeto tendo-se utilizado tambeacutem o software de caacutelculo

˝Gala Reinforcement˝ para o dimensionamento orgacircnico das platibandas dos pilares e dos

muros da cave

Lajes 41

De um modo geral as lajes que constituem os pavimentos dos edifiacutecios soacute satildeo

dimensionadas para cargas verticais perpendiculares ao seu plano meacutedio sendo a resistecircncia

agraves accedilotildees horizontais garantida pelo esqueleto estrutural dos pilares e das vigas

411 Dimensionamento

O dimensionamento das lajes foi feito a partir dos esforccedilos envolventes de caacutelculo

determinados nas duas direccedilotildees principais para as combinaccedilotildees de accedilotildees mais desfavoraacuteveis

dos estados limites uacuteltimos

Os eixos principais das lajes satildeo os indicados na Figura 41

Figura 41 - Eixos Locais das Lajes

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

34

Os esforccedilos finais dos momentos de caacutelculo foram obtidos a partir dos seguintes criteacuterios

de combinaccedilatildeo

M11 ge 0 M+

Ed11 = M11 + |M12|

M11 lt 0 M-Ed11 = M11 - |M12|

M22 ge 0 M+

Ed22 = M22 + |M12|

M22 lt 0 M-Ed22 = M22 - |M12|

412 Lajes da Cobertura

4121 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Flexatildeo

Nas figuras seguintes satildeo indicados os momentos positivos e negativos para as

combinaccedilotildees envolventes mais desfavoraacuteveis das lajes da cobertura determinados no modelo

desenvolvido no ˝SAP2000˝

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 42 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 35

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Para as armaduras de flexatildeo respeitaram-se os criteacuterios de dimensionamento indicados na

Memoacuteria Descritiva

O Quadro 41 indica todos os paracircmetros e expressotildees necessaacuterias ao dimensionamento das

lajes do Edifiacutecio

Figura 43 - M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 44 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

36

Materiais

Armaduras de Flexatildeo Principais Armaduras de Distribuiccedilatildeo C2530

fck = 25 Mpa

b = 1m

h = 016 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 3 cm

d = 013 m

Lajes Combinaccedilotildees MEd

[kNmm] μ

ω Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras 02 As

[cm2m]

Asadotadodist

[cm2m]

Armaduras

L11 Env_ELU

M11Ed+ 3 0011 0011 053 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -15 0005 0005 027 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 25 0009 0009 044 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -5 0018 0018 089 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

L12 Env_ELU

M11Ed+ 8 0028 0029 144 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -5 0018 0018 089 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

L13 Env_ELU

M11Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -2 0007 0007 036 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -65 0023 0023 116 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

L14 Env_ELU

M11Ed+ 8 0028 0029 144 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -7 0025 0025 125 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

Quadro 41 - Armaduras de Flexatildeo das Lajes da Cobertura

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 37

4122 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Esforccedilo Transverso

O dimensionamento ao esforccedilo transverso das lajes da cobertura foi realizado com base

nos esforccedilos envolventes mais condicionantes tendo em a conta a resistecircncia do betatildeo ao

corte

Esforccedilos de Caacutelculo V23 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

O Quadro 42 resume as verificaccedilotildees realizadas para o esforccedilo transverso

Figura 45 - V23 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Transversos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

38

4123 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo de Fendilhaccedilatildeo

Em lajes com traccedilotildees axiais pouco significativas dispensa-se a verificaccedilatildeo da fendilhaccedilatildeo

4124 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo de Deformaccedilatildeo

As deformaccedilotildees maacuteximas em todas as lajes da cobertura satildeo inferiores agrave deformaccedilatildeo

admissiacutevel (δ lt L250)

413 Laje Teacuterrea

4131 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Flexatildeo

Os esforccedilos de caacutelculo para a determinaccedilatildeo das armaduras de flexatildeo satildeo os indicados nas

Figuras 46 a 48

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck =25 Mpa

b = 1m

h = 016 m

A500

fyk = 500Mpa

Rec= 3 cm

d = 013 m

Lajes Combinaccedilatildeo VEd

[kN] CRdc k ρ1 k1 σcp νmin

VRdc

[kN] Obs

L11 Env_ELU VEd23

+ 14 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -7 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

L12 Env_ELU VEd23

+ 41 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -33 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

L13 Env_ELU VEd23

+ 38 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -30 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

L14 Env_ELU

VEd23+ 25 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -11 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

Quadro 42 - Verificaccedilatildeo de Esforccedilo Transverso das Lajes da Cobertura

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 39

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 46 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 47 - M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

40

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

No Quadro 43 resume-se o dimensionamento da laje teacuterrea

Figura 48 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 41

Materiais

Armaduras de Flexatildeo Principais Armaduras de Distribuiccedilatildeo C2530

fck = 25 Mpa

b = 1 m

h = 015 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 011 m

Lajes Combinaccedilotildees MEd

[kNm] 120641

120654

Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras 02 As

[cm2m]

Asadotadodist

[cm2m]

Armaduras

LT1 Env_ELU

M11Ed+ 5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

M11Ed- -5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

M22Ed+ 5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

M22Ed- -5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

Quadro 43 - Armaduras de Flexatildeo da Laje Teacuterrea

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

42

4132 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Esforccedilo Transverso

As figuras seguintes representam os diagramas das envolventes mais desfavoraacuteveis do

esforccedilo transverso empregues na verificaccedilatildeo de seguranccedila das lajes

Esforccedilos de Caacutelculo V23 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo V13 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

No Quadro 44 eacute feita a verificaccedilatildeo de seguranccedila da laje ao esforccedilo transverso

Figura 410 - V13 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Eforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Eforccedilos Transversos Negativos

Figura 49 - V23 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Eforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Eforccedilos Transversos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 43

Platibandas 42

421 Dimensionamento

O dimensionamento foi realizado tendo-se considerado os momentos fletores M11 M22 e

M12 e os esforccedilos axiais F11 e F22 de caacutelculo tendo as armaduras sido calculadas com recurso

ao ˝GaLa Reinforcement˝ a partir de aacutebacos de flexatildeo composta

A Figura 411 indica os eixos das lajes das platibandas

422 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Verticais e Horizontais

Nas Figuras seguintes estatildeo indicados esforccedilos das combinaccedilotildees envolventes maacuteximas e

miacutenimas de caacutelculo

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 1 m

h = 015 m

A500

fyk= 500Mpa

Rec= 4 cm

d = 011 m

Lajes Combinaccedilatildeo VEd

[kN] CRdc k ρ1 k1 σcp νmin

VRdc

[kN] Obs

LT1 Env_ELU VEd23

+ 23 012 2 0001 015 0 049 544 Verifica

VEd23- -13 012 2 0001 015 0 049 544 Verifica

Quadro 44 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila ao Esforccedilo Transverso da Laje Teacuterrea

Figura 411 - Eixos Locais das Platibandas

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

Alccedilado Tardoz Alccedilado Esquerdo

Alccedilado Direito Alccedilado Frontal

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

44

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 412 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 413 ndash M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 414 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 45

Esforccedilos de Caacutelculo F11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo F22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Armaduras horizontais e verticais

Na Figura 417 indica-se as armaduras resultantes dos caacutelculos efetuados

Figura 415 - F11 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 416 - F22 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 417 - Corte Transversal Tipo das Platibandas

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

46

423 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo da Fendilhaccedilatildeo

A fendilhaccedilatildeo foi tambeacutem analisada tendo-se constatado que as aberturas satildeo inferiores aos

maacuteximos regulamentares

Muros 43

431 Dimensionamento

O dimensionamento das paredes dos muros foi feito aos Estados Limites Uacuteltimos e de

Utilizaccedilatildeo tendo-se considerado os momentos fletores M11 M22 e M12 e os esforccedilos axiais F11

e F22 de caacutelculo

Na Figura 418 indica-se os eixos locais dos muros da cave

432 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Verticais e Horizontais

Nas Figuras 419 a 423 estatildeo indicados os esforccedilos das combinaccedilotildees envolventes maacuteximas

e miacutenimas necessaacuterios no caacutelculo das armaduras dos muros da cave

Figura 418 - Eixos Locais dos Muros da Cave

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

Alccedilado Esquerdo Alccedilado Tardoz

Alccedilado Direito Alccedilado Frontal

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 47

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

a)

b)

Figura 419 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 421 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 420 - M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

48

Esforccedilos de Caacutelculo F11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

Esforccedilos de Caacutelculo F22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Dimensionamento Orgacircnico

As paredes dos muros comportam-se como vigas-paredes e as armaduras satildeo as indicadas

na Figura 424

a) b)

Figura 423 - F22 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 422 - F11 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 424 - Identificaccedilatildeo das armaduras dos muros

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 49

Simbologia

As aacutereas das armaduras horizontais e verticais dos muros foram calculadas

independentemente nas duas direccedilotildees a partir dos esforccedilos de caacutelculo F11 + M11 e F22 + M22

tal como mostram os aacutebacos das Figuras 425 a 428

Muros do Alccedilado Frontal

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

Armaduras Muros do Alccedilado Lateral Direito

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

ndash Armaduras horizontais superiores e inferiores

ndash Armaduras horizontais

ndash Armaduras verticais

Figura 425 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Frontal

Figura 426 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Lateral Direito

B A+C

B A+C

A

B

C

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

50

Muros do Alccedilado Lateral Esquerdo

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

Muros do Alccedilado Tardoz

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

No Quadro 45 indica-se um quadro resumo das armaduras dos muros

Figura 427 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Lateral Esquerdo

Figura 428 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Tardoz

B

B

A+C

A+C

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 51

Quadro 45 - Armaduras dos Muros

Materiais

Armaduras

Armaduras C2530

fck = 25Mpa

b = 012 m

h = 11 m

A500

fyk =500Mpa

Rec = 4cm

d = 181m

Secccedilotildees Faces

Esforccedilos

de

Caacutelculo

Ashmin

[cm2m]

Ashadotada

[cm2m]

Armaduras

Esforccedilos

de

Caacutelculo

Asvmin

[cm2m]

Asv adotada

[cm2m] Armaduras

Alccedilado

Frontal

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

Alccedilado

Lateral

Direito

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

Alccedilado

Esquerdo

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

Alccedilado

Tardoz

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

433 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Transversais

As figuras seguintes representam os diagramas de esforccedilos transversos mais desfavoraacuteveis

de todos os muros na verificaccedilatildeo ao esforccedilo transverso

Esforccedilos de Caacutelculo V23 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 429 - V23 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Transversos Negativos

B A+C

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

52

Esforccedilos de Caacutelculo V13 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

O Quadro seguinte apresenta a verificaccedilatildeo do esforccedilo transverso resistente maacuteximo das

paredes dos muros

Quadro 46 - Verificaccedilatildeo do Esforccedilo Transverso Resistente Maacuteximo

Materiais

Esforccedilo Transverso Resistente Maacuteximo

C2530

fck= 25 Mpa

b = 025m

h= 185 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 181 m

Muros Combinaccedilatildeo VEd

[kN] acw ν

θ [deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

p1 ENV_ELU 70 1 054 45 1833 Verifica

Na Figura 431 indica-se as armaduras adotadas na secccedilatildeo das paredes dos muros

Figura 431 - Armaduras das Paredes

Figura 430 - V13 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Transversos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 53

434 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo da Fendilhaccedilatildeo

O controlo da fendilhaccedilatildeo foi realizado atraveacutes do programa ˝Gala Reinforcement˝ tendo-

se determinado as dimensotildees maacuteximas das fendas com base nos esforccedilos mais

condicionantes

Em que

es ndash extensatildeo meacutedia dos varotildees

ec ndash extensatildeo do betatildeo

Srm ndash espaccedilamento meacutedio entre fendas

Wm ndash espessura meacutedia das aberturas ao eixo dos varotildees

Wk ndash espessura de caacutelculo das aberturas ao eixo dos varotildees

Ws ndash espessura de caacutelculo das aberturas agrave face da secccedilatildeo

Vigas da Cobertura 44

441 Dimensionamento

O dimensionamento orgacircnico foi realizado a partir de folhas de caacutelculo em ˝Excel˝

recorrendo tambeacutem ao software ˝Gala Reinforcement˝ com base nos esforccedilos de caacutelculo

A Figura 433 indica os eixos locais das vigas

Figura 432 - Controlo de Fendilhaccedilatildeo nos Muros (025 m x 185 m)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

54

442 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Flexatildeo

O dimensionamento em relaccedilatildeo ao estado limite uacuteltimo de flexatildeo de todas as vigas estaacute

resumido no Quadro 47

Na Figura 434 representa-se os diagramas dos momentos fletores referentes agraves

envolventes das combinaccedilotildees de accedilotildees mais desfavoraacuteveis

Figura 434 - Envolvente dos Momentos Fletores das Vigas da Cobertura

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

Figura 433 - Eixos Locais das Vigas

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 55

Materiais

Armaduras de Flexatildeo das Vigas da Cobertura C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Combinaccedilatildeo

MEd

[kNm] μ ω

Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras

V11 385

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-4709 00216 00219 166 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1539 00071 00071 054 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -4858 00223 00226 171 268 84 339 3ϕ12

V121 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-7596 00349 00355 269 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1763 00081 00081 062 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5770 00265 00269 204 268 84 339 3ϕ12

V122 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6023 00277 00280 213 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1229 00099 00100 076 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5770 00284 00288 218 268 84 339 3ϕ12

V123 385

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6023 00277 00280 213 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1027 00047 00047 036 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7846 00360 00367 279 268 84 339 3ϕ12

V131 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-5766 00265 00268 204 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1828 00084 00084 064 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7890 00362 00369 280 268 84 339 3ϕ12

V132 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6177 00284 00288 218 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1262 00058 00058 044 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5766 00265 00268 204 268 84 339 3ϕ12

V133 385

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-8000 00367 00374 284 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 2164 00099 00100 076 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -6177 00284 00288 218 268 84 339 3ϕ12

Quadro 47 - Vigas da Cobertura ndash Armaduras de Flexatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

56

Materiais

Armaduras de Flexatildeo das Vigas da Cobertura C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Combinaccedilatildeo

MEd

[kNm] μ ω

Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras

V141 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-9032 00415 00424 322 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1929 00089 00089 068 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7213 00331 00337 256 268 84 339 3ϕ12

V142 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-7213 00331 00337 256 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1930 00089 00089 068 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -9120 00419 00428 325 268 84 339 3ϕ12

V15 796

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6028 00277 00281 213 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 9169 00421 00430 327 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5622 00258 00262 199 268 84 339 3ϕ12

V161 796

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-11961 00549 00565 429 268 84 452 4ϕ12

12Vatildeo 9150 00420 00429 326 268 84 452 4ϕ12

Apoio Direito -5176 00238 00241 183 268 84 452 4ϕ12

V162 241

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-5694 00261 00265 201 268 84 452 4ϕ12

12Vatildeo -3294 00151 00152 116 268 84 452 4ϕ12

Apoio Direito -11961 00549 00565 429 268 84 452 4ϕ12

V171 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-7325 00336 00342 260 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1723 00079 00079 060 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -6465 00297 00301 229 268 84 339 3ϕ12

V172 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6465 00297 00301 229 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 961 00044 00044 034 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5271 00242 00245 186 268 84 339 3ϕ12

V173 241

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-5271 00242 00245 186 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 502 00023 00023 018 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7007 00322 00327 248 268 84 339 3ϕ12

Quadro 47 - Vigas da Cobertura ndash Armaduras de Flexatildeo (cont)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 57

443 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Esforccedilo Transverso

O dimensionamento das armaduras de corte foi realizado com base na envolvente dos

esforccedilos transversos maacuteximos indicada na Figura 435 a partir de um conjunto de folhas de

caacutelculo em ˝Excel˝

Os resultados estatildeo indicados nos Quadros 48 e 49

Materiais

Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Comb

VEd

[kN]

acw ν θ

[deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

V11 385

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-4766 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 1522 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 4526 1 054 45 802 Verifica

V121 335

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6468 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo -2996 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6141 1 054 45 802 Verifica

V122 335

Apoio

Esquerdo ENV_

ELU

-5624 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2199 1 054 45 802 Verifica

Apoio Direito 5553 1 054 45 802 Verifica

V123 385

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6093 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2494 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 7081 1 054 45 802 Verifica

Quadro 48 - Dimensionamento ao Esforccedilo Transverso das Vigas da Cobertura

Figura 435 - Envolvente dos Esforccedilos Transversos das Vigas da Cobertura

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

58

Materiais

Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Comb

VEd

[kN]

acw ν θ

[deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

V131 335

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6129 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 3131 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6738 1 054 45 802 Verifica

V132 335

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-647 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2234 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 5427 1 054 45 802 Verifica

V133 385

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-7593 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 1998 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6288 1 054 45 802 Verifica

V141 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-7895 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2203 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 7624 1 054 45 802 Verifica

V142 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-7592 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2305 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 7927 1 054 45 802 Verifica

V15 796

Apoio

Esquerdo ENV_

ELU

-5985 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo -693 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6202 1 054 45 802 Verifica

V161 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-10117 1 054 46 802 Verifica

12Vatildeo -10996 1 054 47 802 Verifica

Apo Direito 6350 1 054 48 802 Verifica

V162 241

Ap Esquerdo ENV_

ELU

5268 1 054 49 802 Verifica

12Vatildeo -684 1 054 50 802 Verifica

Ap Direito 8788 1 054 51 802 Verifica

V171 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6557 1 054 52 802 Verifica

12Vatildeo -1933 1 054 53 802 Verifica

Ap Direito 6997 1 054 54 802 Verifica

V172 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6399 1 054 55 802 Verifica

12Vatildeo -1365 1 054 56 802 Verifica

Ap Direito 4762 1 054 57 802 Verifica

V173 241

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6328 1 054 58 802 Verifica

12Vatildeo -4398 1 054 59 802 Verifica

Ap Direito 6576 1 054 60 802 Verifica

Quadro 48 - Dimensionamento ao Esforccedilo Transverso das Vigas da Cobertura (cont)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 59

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas Secccedilotildees Combinaccedilatildeo ρwmin

min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m] max

swA

s

[cm2m]

sw

adoptado

A

s

[cm2m]

Nordm

Ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m)]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

slmaacutex

[mm]

stmaacutex

[mm] Estribos

V11

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 185 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 059 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 175 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V121

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 250 3105 250 2 13 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 116 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 238 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V122

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 218 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 085 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 215 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V123

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 236 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 097 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 274 3105 274 2 14 201 495 495 ϕ8025

V131

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 237 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 121 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 261 3105 261 2 13 201 495 495 ϕ8025

V132

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 251 3105 251 2 13 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 087 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 210 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V133

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 294 3105 294 2 15 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 077 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 243 3105 243 2 12 201 495 495 ϕ8025

Quadro 49 - Armaduras de Esforccedilo Transverso nas Vigas da Cobertura

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

60

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck= 25 Mpa

b= 03 m

h= 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas Secccedilotildees Combinaccedilatildeo ρwmin min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m]

max

swA

s

[cm2m

]

sw

adoptado

A

s

[cm2m]

Nordm

ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m

]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

slmaacutex

[mm]

stmaacutex

[mm] Estribos

V141

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 306 3105 306 2 15 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 085 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 295 3105 295 2 15 201 495 495 ϕ8025

V142

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 294 3105 294 2 15 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 089 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 307 3105 307 2 15 201 495 495 ϕ8025

V15

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 232 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 027 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 240 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V161

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 406 3105 406 2 20 251 495 495 ϕ802

12Vatildeo 00008 240 046 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 273 3105 273 2 14 201 495 495 ϕ8025

V162

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 235 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 032 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 420 3105 420 2 21 251 495 495 ϕ8025

V171

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 325 3105 325 2 16 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 099 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 373 3105 373 2 19 201 495 495 ϕ8025

V172

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 354 3105 354 2 18 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 078 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 284 3105 284 2 14 201 495 495 ϕ8025

Quadro 49 - Armaduras de Esforccedilo Transverso nas Vigas da Cobertura (cont)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 61

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4cm

d = 066 m

Vigas Secccedilotildees Combinaccedilatildeo ρwmin

min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m]

max

swA

s

[cm2m]

sw

adoptado

A

s

[cm2m]

nordm ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

slmaacutex

[mm]

stmaacutex

[mm]

Estribos

V173

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 392 3105 392 2 20 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 283 3105 283 2 14 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 441 3105 441 2 22 251 495 495 ϕ8025

Quadro 49 - Armaduras de Esforccedilo Transverso nas Vigas da Cobertura (cont)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

62

444 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo - Fendilhaccedilatildeo

O dimensionamento aos estados limites de fendilhaccedilatildeo foi efetuado aplicando os criteacuterios

do EC2 atraveacutes de uma folha de caacutelculo em ˝Excel˝ e recorrendo tambeacutem ao software ˝Gala

Reinforcement˝

Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo

Materiais

Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo C2530

fck = 25 Mpa

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

Viga Combinaccedilatildeo fcteff

[MPa] kc k

Act

[cm2m]

Asmins

[cm2m]

V030mx070m ENV_ELU 26 04 1 1050 218

Conclusatildeo Todas as armaduras longitudinais das vigas da cobertura tecircm armaduras

superiores agrave armadura miacutenima de fendilhaccedilatildeo

Espaccedilamentos Maacuteximos dos Varotildees

O limite maacuteximo de abertura de fendas wmax natildeo pode ser superior a 03 mm uma vez que

todas as vigas satildeo da classe de exposiccedilatildeo XC2

A verificaccedilatildeo das aberturas das fendas foi realizada nas secccedilotildees dos apoios das vigas

Na Figura 436 estaacute indicada a verificaccedilatildeo para a secccedilatildeo mais desfavoraacutevel de uma das

vigas tendo-se verificado que a abertura maacutexima eacute de 0279 mm inferior ao valor maacuteximo

admissiacutevel

445 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Deformaccedilatildeo

Uma vez que as vigas foram dimensionadas de modo a satisfazerem os limites vatildeoaltura

de acordo com o EC2 considera-se que as flechas natildeo excedem os limites estabelecidos

Quadro 410 - Vigas de Coberturas - Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo

Figura 436 - Estado Limite de Fendilhaccedilatildeo na Secccedilatildeo do Apoio de uma das Vigas

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 63

Nota Em relaccedilatildeo agraves vigas de fundaccedilatildeo do Edifiacutecio o dimensionamento encontra-se no Anexo I

Pilares 45

451 Dimensionamento

Os pilares foram dimensionados a partir da anaacutelise direta dos ficheiros de resultados dos

esforccedilos NEdx + MEy + MEdz para as combinaccedilotildees mais desfavoraacuteveis determinados no

˝SAP2000˝ em relaccedilatildeo aos estados limites uacuteltimos

O dimensionamento orgacircnico foi feito com recurso agraves expressotildees das secccedilotildees sujeitas agrave

flexatildeo desviada com compressatildeo e ou traccedilatildeo a partir do software ˝Gala Reinforcement˝

considerando para os materiais o betatildeo da classe C2530 e o accedilo das armaduras ordinaacuterias

A500NR

De modo a facilitar o dimensionamento dos pilares criaram-se diferentes grupos com base

nos esforccedilos da mesma ordem de grandeza

a)

b)

Pilares Grupos

Secccedilotildees

[m x m] h

[m] a b

P11

A

035 035 185

P12 035 035 185

P13 035 035 185

P14 035 035 185

P15

B

035 035 185

P16 035 035 185

P17 035 035 185

P18 035 035 185

P19 C

035 035 185

P110 035 035 185

P111 D

035 035 185

P112 035 035 185

Figura 437 - Identificaccedilatildeo dos Grupos de Pilares ndash a) Vista em 3D b) Vista em Planta

Quadro 411 - Grupos e Geometria dos Pilares

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

64

452 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Longitudinais

O dimensionamento foi realizado de modo a verificar se os esforccedilos de caacutelculo para as

combinaccedilotildees de accedilotildees dos estados limites uacuteltimos mais condicionantes eram inferiores agrave

capacidade resistente das secccedilotildees previamente arbitradas (geometria e armaduras)

Os quadros e graacuteficos seguintes resumem o estudo das secccedilotildees dos diferentes grupos de

pilares a partir dos esforccedilos determinados no ˝SAP2000˝ tendo-se recorrido ao ˝Gala

Reinforcement˝ e tambeacutem a folhas elaboradas em ˝Excel˝ para as diferentes verificaccedilotildees

Pilares do Grupo A

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

Quadro 413 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo A

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 1587 kN (Compressatildeo)

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 2315 kN (Compressatildeo)

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wxx2) -15870 4007 1825

ELUT+

(Wy2) -23154 1643 712

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armadura

adotada

035 m x 035 m 245 905 49 8ϕ12

Figura 438 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N= - 1587 kN b) N= - 2315 kN

Quadro 412 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo A

Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 65

Pilares do Grupo B

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

Quadro 415 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo B

Pilares do Grupo C

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 804 kN (Compressatildeo)

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wxx1) -8040 -2080 3922

ELUT+(Wyy1) -10220 -3626 -3583

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armadura

adotada

035 m x 035 m 245 905 49 8ϕ12

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wyy1) -14467 -1189 1836

ELUE1y -10730 7014 1452

Quadro 414 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo B

Figura 439 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 804 kN b) N = - 1022 kN

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100M

z

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 1022 kN (Compressatildeo)

Quadro 416 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo C

Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

66

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

Quadro 417 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo C

Pilares do Grupo D

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armadura

adotada

035 m x 035 m 245 1257 49 4ϕ16+4ϕ12

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wyy1) -11142 -1273 -2928

ELUE1y -9015 1804 937

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 1073 kN (Compressatildeo)

Quadro 418 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo D

Figura 441 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 11142 kN b) N = - 9015 kN

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 mx 035m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 11142 kN (Compressatildeo)

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 mx 035m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 9015 kN (Compressatildeo)

-80

-40

0

40

80

-80 -40 0 40 80

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 14467 kN (Compressatildeo)

Figura 440 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 14467 kN b) N = - 1073 kN

Capacidade

Resistente Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 67

Quadro 419 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo D

Nota As armaduras consideradas para todos os pilares verificam a seguranccedila aos estados

limites uacuteltimos de flexatildeo composta

453 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Transversais (Cintas)

A partir dos esforccedilos transversos maacuteximos das combinaccedilotildees dos estados limites uacuteltimos

foram realizados os caacutelculos para o dimensionamento das armaduras transversais de acordo

com os elementos indicados nos Quadros 420 e 421

Quadro 420 - Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo

Materiais Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo

C2530

fck = 25 Mpa

b = 035 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

Pilares Secccedilotildees

VEdy

[kN]

VEdz

[kN]

acw ν θ [deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

PA 035m x 035m 2348 4087 1 054 45 439 Verifica

PB 035m x 035m 3741 3851 1 054 45 439 Verifica

PC 035m x 035m 1739 1301 1 054 45 439 Verifica

PD 035m x 035m 4596 3133 1 054 45 439 Verifica

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armaduras

adotadas

035 m x 035 m 245 1257 49 4ϕ16+4ϕ12

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

68

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4cm

Grupos

de Pilares Secccedilotildees

ρwmin

min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m]

max

swA

s

[cm2m]

[cm2m]

Nordm

Ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

sclmaacutex

[mm] Estribos

PA 035m x 035m 00008 280 337 3623 337 2 17 335 160 ϕ8015

PB 035m x 035m 00008 280 319 3623 319 2 16 335 160 ϕ8015

PC 035m x 035m 00008 280 154 3623 154 2 14 335 160 ϕ8015

PD 035m x 035m 00008 280 421 3623 421 2 21 335 160 ϕ8015

A Figura 442 representa a pormenorizaccedilatildeo das armaduras nos pilares

Quadro 421 - Cintas nos Pilares

Figura 442 - Armaduras nos Pilares

8ϕ12

Cintas ϕ8015

sw

adoptado

A

s

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 69

454 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo - Fendilhaccedilatildeo

Os estados limites de fendilhaccedilatildeo dos pilares foram analisados pelo ˝Gala Reinforcement˝

e tambeacutem em folhas de caacutelculo em ˝Excel˝

Armaduras Miacutenimas de Fendilhaccedilatildeo

Materiais

Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo C2530 fck= 25Mpa

A500 fyk= 500Mpa

Grupos

de

Pilares

fcteff

[MPa] kc k

Act

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

PA 26 04 1 613 127

PB 26 04 1 613 127

PC 26 04 1 613 127

PD 26 04 1 613 127

Nota Todas as armaduras longitudinais dos pilares tecircm uma armadura superior agrave armadura

miacutenima de fendilhaccedilatildeo verificando assim o estado limite de fendilhaccedilatildeo

Espaccedilamento Maacuteximos dos Varotildees

O limite maacuteximo de abertura de fendas wmax considerado foi de 03 mm uma vez que os

pilares da estrutura pertencem agrave classe de exposiccedilatildeo XC2

A verificaccedilatildeo das aberturas das fendas foi realizada nas secccedilotildees dos pilares conforme

indicado na Figura 442

Quadro 422 - Armaduras Miacutenimas de Fendilhaccedilatildeo dos Pilares

Figura 443 - Estado Limite de Fendilhaccedilatildeo nas Secccedilotildees dos Pilares

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

70

Sapatas 46

461 Dimensionamento

As sapatas foram calculadas segundo os criteacuterios gerais definidos na Memoacuteria Descritiva

De acordo com o que foi referido no preacute-dimensionamento os momentos fletores dos

pilares satildeo absorvidos diretamente pelas vigas de fundaccedilatildeo

As sapatas foram dimensionadas para as combinaccedilotildees raras e apenas para os esforccedilos

axiais provenientes da superestrutura a que se juntaram tambeacutem os pesos proacuteprios e da terra

sobre as sapatas

O caacutelculo das armaduras foi feito pelo Meacutetodo de Labelle a partir das seguintes expressotildees

462 Estados Limites Uacuteltimos ndash Resistecircncia agrave Rotura por Corte

Os Quadros 423 424 e 425 resumem todas verificaccedilotildees realizadas no caacutelculo das

sapatas

( )

8 ( )

tsd x osx bsd

syd syd

F A aA N

f B d f B

(Eq 41)

( )

8 ( )

tsd y osy bsd

syd syd

F B aA N

f B d f A

(Eq 42)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 71

Quadro 423 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila do Solo ndash Combinaccedilotildees Siacutesmicas

Sapatas

Betatildeo C2530

fcd = 167 Mpa

Accedilo A500

fyd = 435 Mpa Peso

de

Terra

[kN]

Peso

da

Sapata

[kN]

Combinaccedilatildeo Siacutesmica

Verificaccedilatildeo

Geometria Combinaccedilatildeo

Siacutesmica

A

[m]

B

[m]

H

[m]

H1

[m]

ao

[m]

bo

[m] Combinaccedilotildees

F3

[kN]

Nb

[kN] σsolo

[kNm2]

2σadm

[kNm2] σsolo le 2σadm Raacutecio

S11 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 10156 11847 7582 500 Verifica 015

S12 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 18417 20107 12868 500 Verifica 026

S13 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 19366 21056 13476 500 Verifica 027

S14 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 11036 12726 8145 500 Verifica 016

S15 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 16485 18175 11632 500 Verifica 023

S16 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 16372 18062 11560 500 Verifica 023

S17 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 10002 11692 7483 500 Verifica 015

S18 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 19535 21225 13584 500 Verifica 027

S19 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 25289 26980 17267 500 Verifica 035

S110 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 14129 15819 10124 500 Verifica 020

S21 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 4341 6032 3860 500 Verifica 008

S22 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 7219 8909 5702 500 Verifica 011

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

72

Quadro 424 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila do Solo ndash Combinaccedilotildees Raras

Sapatas

Betatildeo C2530

fcd = 167 MPa

Accedilo A500

fyd = 435 MPa Peso

de

Terra

[kN]

Peso

das

Sapata

s

[kN]

Combinaccedilatildeo Rara Verificaccedilatildeo

Geometria Combinaccedilatildeo Rara

A

[m]

B

[m]

H

[m]

H1

[m]

ao

[m]

bo

[m] Combinaccedilotildees

F3

[kN]

Nb

[kN]

σsolo

[kNm2]

σadm

[kNm2]

σsolole σadm Raacutecio

S11 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wxx1) 12505 14196 9085 250 Verifica 036

S12 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wyy1) 18620 20310 12999 250 Verifica 052

S13 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wyy1) 19575 21265 13610 250 Verifica 054

S14 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wyy1) 13704 15394 9852 250 Verifica 039

S15 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wxx1) 16775 18465 11817 250 Verifica 047

S16 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wyy1) 16850 18540 11865 250 Verifica 047

S17 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wy1) 12393 14083 9013 250 Verifica 036

S18 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wx1) 19613 21303 13634 250 Verifica 055

S19 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wyy1) 27681 29371 18797 250 Verifica 075

S110 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_Wx1(T-) 14548 16238 10393 250 Verifica 042

S111 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T+(Wy1) 6943 8634 5525 250 Verifica 022

S112 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T+(Wy1) 11365 13055 8355 250 Verifica 033

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 73

Sapatas

Peso

das

Sapatas

[kN]

Peso

de

Terra

[kN]

Esforccedilos da Estrutura Armaduras Direccedilatildeo X Armaduras Direccedilatildeo Y

Combinaccedilatildeo

Siacutesmica

Combinaccedilatildeo

Fundamental

Comb

Siacutesmica

Comb

Fund ArmX

Comb

Siacutesmica

Comb

Fund ArmY

Comb

(ELU)

F3

[kN]

Nbsd

[kN]

Comb

(ELU)

F3

[kN]

Nbsd

[kN]

Asxcalculo

[cm2m]

Asxcalculo

[cm2m]

Asy calculo

[cm2m]

Asy calculo

[cm2m]

S11 1172 518 E1x 10156 11847 T-(Wxx1) 17666 19357 091 148 ϕ12015 091 148 ϕ12015

S12 1172 518 E1x 18417 19588 SC1+SC2

(T+)

25289 26980 150 207 ϕ12015 150 207 ϕ12015

S13 1172 518 E1x 19366 20538 SC1+SC2

(T+)

25289 26980 157 207 ϕ12015 157 207 ϕ12015

S14 1172 518 E1x 11036 12208 T-(Wyy1) 19305 20996 094 161 ϕ12015 094 161 ϕ12015

S15 1172 518 E1x 16485 17657 SC1+SC2

(T+)

22669 24359 135 187 ϕ12015 135 187 ϕ12015

S16 1172 518 E1x 16372 17544 SC1+SC2

(T+)

22832 24523 134 188 ϕ12015 134 188 ϕ12015

S17 1172 518 E1x 10002 11174 T-(Wy1) 17664 19354 086 148 ϕ12015 086 148 ϕ12015

S18 1172 518 E1x 19535 20707 SC1+SC2

(T+)

26381 28071 159 215 ϕ12015 159 215 ϕ12015

S19 1172 518 E1x 25289 26461 T-(Wyy1) 37752 39442 203 302 ϕ12015 203 302 ϕ12015

S110 1172 518 E1x 14129 15301 SC2

(Wx1T-)

19716 21406 117 164 ϕ12015 117 164 ϕ12015

S111 1172 518 E1x 4341 5513 T+(Wy1) 10247 11937 042 091 ϕ12015 042 091 ϕ12015

S112 1172 518 E1x 7219 8390 T+(Wy1) 16327 18017 064 138 ϕ12015 064 138 ϕ12015

Quadro 425 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila das Sapatas

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

75

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

O dimensionamento da estrutura do piso metaacutelico consistiu na verificaccedilatildeo de seguranccedila

dos pilares e das vigas que formam esta estrutura a partir dos esforccedilos de caacutelculo

determinados no ˝SAP2000˝

Foram realizadas todas as verificaccedilotildees de seguranccedila para as secccedilotildees transversais e para os

elementos conforme o EC3

Recorreu-se tambeacutem ao programa ˝SemiComp˝ e a folhas de caacutelculo em ˝Excel˝ de modo

a comparar os resultados obtidos nas diversas verificaccedilotildees

O piso metaacutelico eacute constituiacutedo por um esqueleto formado por pilares e vigas principais com

perfis IPE100 e vigas secundaacuterias cujos perfis satildeo T50x6

Todo este conjunto estaacute ligado por um pavimento em accedilo em chapa xadrez 57 mm

Dimensionamento 51

511 Caracteriacutesticas Geomeacutetricas e Propriedades das Secccedilotildees Transversais

A verificaccedilatildeo da resistecircncia das secccedilotildees foi realizada a partir das caracteriacutesticas

geomeacutetricas dos perfis com base nas informaccedilotildees recolhidas na tabela de perfis laminados da

˝Arbed˝

Nos Quadros 51 e 52 indicam-se as carateriacutesticas geomeacutetricas dos perfis metaacutelicos

utilizados

Figura 51 - Vista em 3D do Piso Metaacutelico

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

76

Quadro 51 - Propriedades e Caracteriacutesticas Geomeacutetricas - Perfil IPE 100

fy

[MPa]

E

[MPa]

G

[kgm]

L

[m]

h

[mm]

b

[mm]

tw

[mm]

tf

[mm]

A

[mm2]

r

[mm]

235 210 81 168 100 55 41 57 1032 7

Eixo de Maior ineacutercia y-y Eixo de Menor Ineacutercia z-z Iy

[cm4]

Wely

[cm3]

Wply

[cm3]

iy

[cm]

Avz

[cm2]

Iz

[cm4]

Welz

[cm3]

Wplz

[cm3]

iz

[cm]

Avy

[cm2]

It

[cm4]

Iw

[cm6]

171 342 3941 407 508 1592 579 915 124 508 12 350

Quadro 52 - Propriedades e Carateriacutesticas Geomeacutetricas - Perfil T50x6

fy

[MPa]

E

[MPa]

G

[kgm]

L

[m]

h

[mm]

b

[mm]

s = t

[mm]

r

[mm]

A

[mm2]

235 210 444 06 50 50 6 6 564

Eixo x-x Eixo y-y

_ Ix

[cm4]

IxVx

[cm3]

ix

[cm]

Iy

[cm4]

IyVy

[cm3]

iy

[cm]

121 336 146 606 242 103

512 Classificaccedilatildeo da Classe das Secccedilotildees Transversais

Os Quadros 53 e 54 referem todos os passos empregues na classificaccedilatildeo das classes das

secccedilotildees transversais

Material Classificaccedilatildeo do Banzo Classificaccedilatildeo da Alma Classe agrave

Flexatildeo

+ Compressatildeo Accedilo S235 JR

fy = 235 MPa

ɛ= 1

c

[mm] c tf 9 ɛ

c

[mm] c tw 33 ɛ

1845 32 9 Banzo da

Classe 1 746 182 33

Alma da

Classe 1 1

Quadro 54 - Classificaccedilatildeo das Secccedilotildees do Perfil T50 x 6

Material Classificaccedilatildeo do Banzo Classificaccedilatildeo da Alma Classe agrave

Flexatildeo Accedilo 235 JR

fy = 235 MPa

ɛ= 1

c

[mm] c t 9 ɛ

c

[mm] c t 33 ɛ

16 27 10 Banzo da

Classe 1 38 63 33

Alma da

Classe 1 1

Quadro 53 - Classificaccedilatildeo das Secccedilotildees do Perfil IPE 100

f

c9 ε

t

w

c33 ε

t

f

c9 ε

t

w

c33 ε

t

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 77

Dimensionamento das Secccedilotildees Transversais e dos Elementos dos Pilares e das 52

Vigas

Os elementos que constituem os pilares e as vigas foram dimensionados recorrendo aos

processos indicados no Quadro 55

Quadro 55 - Processos utilizados no dimensionamento da Estrutura Metaacutelica

Processos de Caacutelculo Resistecircncia das Secccedilotildees

Transversais

Resistecircncia dos

Elementos

1 ndash Folha de Caacutelculo

em ˝Excel˝

Esforccedilo Axial de Compressatildeo

Momento Fletor e Esforccedilo

Transverso

Flexatildeo Composta

Flexatildeo Desviada

Flexatildeo Composta com

Esforccedilo Transverso

Encurvadura por

Compressatildeo

Encurvadura Lateral

Flexatildeo Composta

com Compressatildeo

2 ndash ˝SAP 2000˝

3 ndash ˝SemiComp˝

(+˝LTBeam˝)

4 ndash Comparaccedilatildeo dos

Resultados

Dimensionamento dos Pilares IPE 100 53

Estados Limites Uacuteltimos - Verificaccedilatildeo da Resistecircncia das Secccedilotildees e dos Elementos

mais solicitados

Foi realizada uma anaacutelise aos estados limites uacuteltimos dos perfis IPE100 que constituem os

montantes da estrutura metaacutelica tendo-se escolhido o pilar com maior raacutecio obtido no

programa de elementos finitos

No Quadro 56 apresentam-se os raacutecios de todos os pilares para a combinaccedilatildeo

condicionante dos estados limites uacuteltimos

Quadro 56 - Raacutecios dos Pilares

Nordm

Barra Perfil Tipo Combinaccedilotildees Raacutecio

537 IPE100 Pilar ELU 037

549 IPE100 Pilar ELU 034

528 IPE100 Pilar ELU 033

582 IPE100 Pilar ELU 032

534 IPE100 Pilar ELU 032

562 IPE100 Pilar ELU 030

552 IPE100 Pilar ELU 029

525 IPE100 Pilar ELU 028

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

78

Quadro 56 - Raacutecios dos Pilares (cont)

Nordm

Barra Perfil Tipo Combinaccedilotildees Raacutecio

585 IPE100 Pilar ELU 028

565 IPE100 Pilar ELU 026

513 IPE100 Pilar ELU 025

517 IPE100 Pilar ELU 025

515 IPE100 Pilar ELU 024

541 IPE100 Pilar ELU 022

545 IPE100 Pilar ELU 022

520 IPE100 Pilar ELU 022

532 IPE100 Pilar ELU 022

554 IPE100 Pilar ELU 022

539 IPE100 Pilar ELU 022

558 IPE100 Pilar ELU 021

533 IPE100 Pilar ELU 021

524 IPE100 Pilar ELU 021

504 IPE100 Pilar ELU 021

543 IPE100 Pilar ELU 021

522 IPE100 Pilar ELU 021

556 IPE100 Pilar ELU 021

502 IPE100 Pilar ELU 020

478 IPE100 Pilar ELU 020

490 IPE100 Pilar ELU 019

560 IPE100 Pilar ELU 019

547 IPE100 Pilar ELU 019

530 IPE100 Pilar ELU 019

506 IPE100 Pilar ELU 018

482 IPE100 Pilar ELU 017

480 IPE100 Pilar ELU 017

481 IPE100 Pilar ELU 017

487 IPE100 Pilar ELU 017

498 IPE100 Pilar ELU 017

580 IPE100 Pilar ELU 017

496 IPE100 Pilar ELU 016

493 IPE100 Pilar ELU 015

477 IPE100 Pilar ELU 015

574 IPE100 Pilar ELU 010

579 IPE100 Pilar ELU 008

567 IPE100 Pilar ELU 007

571 IPE100 Pilar ELU 007

569 IPE100 Pilar ELU 007

572 IPE100 Pilar ELU 006

483 IPE100 Pilar ELU 006

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 79

Esforccedilos de Caacutelculo para a combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel

Os esforccedilos de caacutelculo do pilar com maior raacutecio correspondente agrave combinaccedilatildeo mais

desfavoraacutevel estatildeo indicados na Figura 53 e no Quadro 57

Diagramas de Esforccedilos de Caacutelculo

NEd

[kN]

MyEd

[kNm]

MzEd

[kNm]

VyEd

[kN]

VzEd

[kN]

Quadro 57 - Esforccedilos de Caacutelculo mais desfavoraacuteveis na secccedilatildeo do Pilar

Esforccedilos Atuantes de Caacutelculo

NED

[kN]

MyED

[kNm]

MzED

[kNm]

VyEd

[kN]

VzEd

[kN]

-2676 -013 -012 -007 -008

Figura 53 - Diagramas de Esforccedilos de Caacutelculo

Figura 52 ndash Raacutecios de Dimensionamento da Combinaccedilatildeo mais condicionante do pilar IPE100

˝SAP 2000˝

Nordm

Barra Perfil Tipo Comb Raacutecio

537 IPE100 Pilar ELU 037

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

80

531 Processos de Caacutelculo

1ordm Processo - Dimensionamento pelas Folhas de Caacutelculo em ˝Excel˝

O dimensionamento em ˝Excel˝ permitiu proceder agraves seguintes verificaccedilotildees

Resistecircncia das Secccedilotildees Transversais

Quadro 58 ndash Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Axial de Compressatildeo

Quadro 59 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo

Quadro 510 - Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Transverso

Esforccedilo Transverso

Eixo y-y Eixo z-z Encurvadura por Esforccedilo

Transverso

VyEd

[kN]

VplyRd

[kN]

VzED

[kN]

VplzRd

[kN]

ɛ η

007 6892 0001 Verifica 008 6895 0001 Verifica 244 1 1 72 Verifica

Esforccedilo Axial de Compressatildeo

NED(-)

[kN]

NcRd

[kN]

2676 24252 011 Verifica

Momento Fletor

Eixo y-y Eixo z-z

MyED

[kNm]

Mplrdy

[kNm]

yEd

cyRd

M

M

yEd

cyRd

10M

M

MzED

[kNm]

MplzRd

[kNm]

zEd

czRd

M

M

zEd

czRd

10M

M

013 926 001 Verifica 012 215 013 Verifica

Ed

cRd

N

N

Ed

cRd

10N

N

yEd

cyRd

V

V

yEd

cyRd

10V

V

zEd

czRd

V

V

zEd

czRd

10V

V

w

w

h

t

ε72 times

η

w

w

h ε 72 times

t η

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 81

Quadro 511 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Composta (M+N)

Flexatildeo Composta (M+N)

Eixo y-y Eixo z-z

1ordf Condiccedilatildeo 2ordf Condiccedilatildeo

Natildeo eacute

necessaacuterio

minorar o

MplRd

Natildeo eacute

necessaacuterio

minorar o

MplRd

025NplRd NEd le 025 NplRd

6063 Verifica 4818 Verifica 9261 0014 Verifica 9635 Verifica 215 006 Verifica

Quadro 512 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Desviada

Flexatildeo Composta com Esforccedilo Transverso (M+N+V)

Eixo y-y Eixo z-z

ρy

1ordf Condiccedilatildeo 2ordf Condiccedilatildeo Natildeo eacute necessaacuterio

minorar o MplRd n le 020 05VRd VEd le 05VRd

Natildeo eacute necessaacuterio

minorar o MplRd

025 NRd NEd le 025 NRd 05VRd VEd le 05VRd MNVyRd le MplyRd MNVzRd le MplzRd

1 6063 Verifica 3446 Verifica 926 Verifica 3447 Verifica 215

Flexatildeo Desviada

α = 5n 1 yEd zEd

NyRd NzRd

M M

M M

yEd zEd

NyRd NzRd

10M M

M M

2 1 0056 Verifica

w w

M0

05 h t

w wEd

M0

05 h t

γN

NyRd plyRd=M M

yEd

NyRd

M

M

yEd 10

NyRd

M

M w w y

M0

h t

γ

f w w yEd

M0

h t

γ

fN

NzRd plzRd=M M

zEd

NzRd

M

M

zEd10

NzRd

M

M

Quadro 513 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Composta com Esforccedilo Transverso (M+N+V)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

82

Elementos Uniformes Comprimidos - Colunas

Curva de Encurvadura Encurvadura segundo o Eixo mais Resistente y-y Encurvadura segundo o Eixo menos Resistente z-z

h

b

tf

[mm]

Curva

eixo

y-y

Curva

eixo

z-z

βA λ1 αy Lcry λy y

y y 02y

NbyRd

[kN]

Ed

byRd

10N

N αz Lcrz λz

z

z z z 02

NbRdz

[kN]

Ed

bzRd

10N

N

18 57 a b 1 939 021 168 413 044 062 094 Verifica 2285 Verifica 034 168 1355 14 175 036 Verifica 8831 Verifica

Elementos Uniformes em Flexatildeo - Resistecircncia agrave Encurvadura

Encurvadura Lateral

Tipo de

diagrama de

Momentos em y

kz C1 Mcr

[kNm]

Wy

[cm3] LT

LT0

LT LT0

h

b

Curva de

Encurv

Lateral

αLT β LT LT

MbRdy

[kNm]

Ed

bRdy

10M

M

10 188 23 3941 064 04

Com risco de

bambeamento 182 b 034 075 070 090 832 Verifica

Quadro 514 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura por Compressatildeo

Quadro 515 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura Lateral

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 83

Resistecircncia do Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo ndash Colunas - Viga

Quadro 518 - Flexatildeo Composta com Compressatildeo

c) Flexatildeo Composta com Compressatildeo Colunas - Viga

Eq661 le 1

Eq662 le 1

012 001 0029 016 Verifica 030 0014 0048 037 Verifica

a) Caacutelculo dos Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes

a1) Cmy - Flexatildeo na direccedilatildeo do Eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo z-z

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de

Diagramas de

Momentos

Tipo de

Carga Ѱy Cmy

168 0 013 Linear Uniforme 0 06

a2) Cmz - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo z-z e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Lz

[m]

MEdzesq

[kNm]

MEdzdir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱz Cmz

168 0 012 Linear Uniforme 0 06

a3) CmLT - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱy CmLT

168 0 013 Linear Uniforme 0 06

b) Fatores de Interaccedilatildeo kij ndash Meacutetodo

Alternativo 2

kyy kyz kzy kzz

06 051 091 085

Ed

y

y

M1

A

χγ

N

f

yEd

yyply y

LTM1

k

χγ

M

W fzEd

yzplz y

M1

k timestimes

γ

M

W f

yEd zEdEdyy yz

ply plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA times times

χ χ timesγ γ γ

y y

y

M MN

f W f W f

Ed

y

z

M1

A

χγ

N

fyEd

zyply y

LTM1

k timestimes

χ timesγ

M

W fzEd

zzplz y

M1

k times

γ

M

W f

yEd zEdEdzy zz

ply y plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA

χ χγ γ γ

y

z

M MN

f W f W f

Quadro 517 - Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes Quadro 516 ndash Fatores de Interaccedilatildeo kij

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

84

2ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelo ˝SAP2000˝

Apresenta-se na Figura 54 os resultados do dimensionamento da folha de caacutelculo do

˝SAP2000˝ que inclui os seguintes itens

1 ndash Identificaccedilatildeo do nordm da barra perfil comprimento combinaccedilatildeo de accedilatildeo classe de secccedilatildeo

2 ndash Caracteriacutesticas e propriedades geomeacutetricas do perfil

3 ndash Esforccedilos de caacutelculo para a combinaccedilatildeo que conduz a um maior raacutecio

4 ndash Dimensionamento da secccedilatildeo agrave flexatildeo composta com compressatildeo

5 ndash Dimensionamento agrave encurvadura por compressatildeo

6 e 7 ndash Dimensionamento agrave encurvadura lateral

8 ndash Fatores de Interaccedilatildeo

1

2

3

4

5

Figura 54 - Folha de Dimensionamento do ˝SAP2000 ˝ para o Pilar IPE100 mais solicitado

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 85

3ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelo ˝SemiComp˝

Este software foi utilizado para a verificaccedilatildeo da secccedilatildeo mais esforccedilada e tambeacutem do

elemento agrave flexatildeo composta com compressatildeo conforme os resultados indicados nas Figuras

55 56 e 57

6

7

8

Figura 54 - Folha de Dimensionamento do ˝SAP2000 ˝ para o Pilar IPE100 mais solicitado (cont)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

86

Verificaccedilatildeo da Secccedilatildeo

Figura 55 - Folha de Caacutelculo do ˝SemiComp˝ - Verificaccedilatildeo da Secccedilatildeo Transversal

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 87

Verificaccedilatildeo do Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo

Figura 56 - Folha de Caacutelculo do ˝SemiComp˝ - Verificaccedilatildeo para o Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

88

Nota Para a utilizaccedilatildeo do software ˝SemiComp˝ foi necessaacuterio determinar previamente o

momento criacutetico tendo-se utilizado para esta finalidade o software ˝LTBeam˝ cujo

resultado estaacute indicado na Figura 57

532 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Verificaccedilatildeo de Seguranccedila aos Estados Limites de

Deformaccedilatildeo

A verificaccedilatildeo de seguranccedila aos estados limites de utilizaccedilatildeo foi determinada com base nos

deslocamentos horizontais nas direccedilotildees x e y determinados no ˝SAP2000˝

No Quadro 519 apresentam-se os deslocamentos maacuteximos e os valores admissiacuteveis para o

pilar mais condicionante

Quadro 519 - Deslocamento Horizontal Maacuteximo do Pilar

Elemento H300

[cm]

δx

[cm] δx le H300

δy

[cm] δy le H300

Pilar

IPE100 168300 = 056 0008 Verifica 0015 Verifica

A verificaccedilatildeo de seguranccedila aos estados limites de utilizaccedilatildeo foi realizada com base nos

deslocamentos horizontais nas direccedilotildees x e y determinados no ˝SAP2000˝

Figura 57 - Determinaccedilatildeo do Momento Critico - ˝LTBeam˝

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 89

52 Dimensionamento das Vigas IPE 100

Estados Limites Uacuteltimos - Verificaccedilatildeo da Resistecircncia das Secccedilotildees e dos Elementos

mais solicitados

No dimensionamento aos estados limites uacuteltimos das vigas dos perfis IPE100 foi escolhida

a viga com maior raacutecio para a combinaccedilatildeo mais condicionante

No Quadro 520 apresentam-se os raacutecios de todas as vigas para a combinaccedilatildeo desfavoraacutevel

dos estados limites uacuteltimos

Quadro 520 - Raacutecios das Vigas

Nordm Barra Perfil Tipo Combinaccedilotildees Raacutecios

623 IPE100 Viga ELU 038

622 IPE100 Viga ELU 037

188 IPE100 Viga ELU 037

150 IPE100 Viga ELU 036

148 IPE100 Viga ELU 036

187 IPE100 Viga ELU 035

162 IPE100 Viga ELU 035

175 IPE100 Viga ELU 035

189 IPE100 Viga ELU 035

186 IPE100 Viga ELU 034

174 IPE100 Viga ELU 034

161 IPE100 Viga ELU 033

163 IPE100 Viga ELU 033

176 IPE100 Viga ELU 033

173 IPE100 Viga ELU 032

160 IPE100 Viga ELU 032

201 IPE100 Viga ELU 029

200 IPE100 Viga ELU 029

202 IPE100 Viga ELU 028

199 IPE100 Viga ELU 028

140 IPE100 Viga ELU 020

139 IPE100 Viga ELU 020

178 IPE100 Viga ELU 019

177 IPE100 Viga ELU 019

165 IPE100 Viga ELU 018

164 IPE100 Viga ELU 018

781 IPE100 Viga ELU 018

780 IPE100 Viga ELU 018

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

90

Esforccedilos de Caacutelculo para a combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel

Na Figura 59 e no Quadro 521 apresentam-se os esforccedilos de caacutelculo da viga com maior

raacutecio correspondente agrave combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel

531 Diagramas de Esforccedilos de Caacutelculo

MyEd [kNm]

[k]

VzEd [kN]

Quadro 521 - Esforccedilos de Caacutelculo mais desfavoraacuteveis na secccedilatildeo da Viga

NED

[kN]

MyED

[kNm]

MzED

[kNm]

VyEd

[kN]

VzEd

[kN]

Sem

significado 337

Sem

significado

Sem

significado -1046

Figura 59 - Diagramas de Esforccedilos na Viga

Figura 58 - ˝SAP2000˝ - Raacutecios de Dimensionamento da Viga mais solicitada

Nordm

Barra Perfil Tipo Comb Raacutecio

623 IPE100 Viga ELU 038

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 91

533 Processos de Caacutelculo

1ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelas Folhas de Caacutelculo em ˝Excel˝

Verificaccedilotildees realizadas para a viga - IPE100

Resistecircncia das Secccedilotildees Transversais

Quadro 522 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo

Quadro 523 - Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Transverso

Esforccedilo Transverso

Eixo z-z Encurvadura por Esforccedilo

Transverso

VzEd

[kN]

VplzRd

[kN]

ɛ η

1046 6895 0152 Verifica 244 1 1 72 Verifica

Momento Fletor

Eixo y-y

MyEd

[kNm]

Mplrdy

[kNm]

yEd

cyRd

10M

M

337 926 036 Verifica

yEd

cyRd

M

M

zEd

czRd

V

V

zEd

czRd

10V

V

w

w

h

t

ε72 times

η

w

w

h ε 72 times

t η

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

92

Resistecircncia do Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo ndash Colunas-Viga

Elementos Uniformes em Flexatildeo

Encurvadura Lateral

Tipo de

Diagrama de

Momentos em y

ψ C1 kz Mcr

[kNm]

Wy

[cm3]

Curva de

Encurv

Lateral

MbyRd

0 188 1 2372 3941 063 04 Com risco de

Bambeamento 182 b 034 08 069 091 839 040 Verifica

a) Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes

a1) Cmy - Flexatildeo na direccedilatildeo do Eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo z-z

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de

Diagramas de

Momentos

Tipo de

Carga Ѱy Cmy

161 0 337 Linear Uniforme 0 06

a2) Cmz - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo z-z e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Lz

[m]

MEdzesq

[kNm]

MEdzdir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱz Cmz

161 0 0 - Uniforme 0 0

a3) CmLT - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱy CmLT

161 0 337 Linear Uniforme 0 06

b) Fatores de Interaccedilatildeo kij ndash Meacutetodo

Alternativo 2

kyy kyz kzy kzz

06 0 10 0

Quadro 524 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura Lateral

LT LT0 LT LT0 h

b LT LTΦ LTEd

byRd

M

MEd

byRd

10M

M

Quadro 526 - Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes Quadro 525 - Fatores de Interaccedilatildeo kij

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 93

Quadro 527 - Flexatildeo Composta Com Compressatildeo

a) Flexatildeo Composta com Compressatildeo Colunas - Viga

Eq661 le 1

Eq662 le 1

0 0241 0 0241 Verifica 0 0402 0 0402 Verifica

yEd

yyply y

LTM1

k

χγ

M

W fEd

y

y

M1

A

χγ

N

fzEd

yzplz y

M1

k timestimes

γ

M

W f

yEd zEdEdyy yz

ply plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA times times

χ χ timesγ γ γ

y y

y

M MN

f W f W fEd

y

z

M1

A

χγ

N

f

zEdzy

ply y

LTM1

k

χγ

M

W fzEd

zzplz y

M1

k times

γ

M

W f

yEd zEdEdzy zz

ply y plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA

χ χγ γ γ

y

z

M MN

f W f W f

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

94

2ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelo˝ SAP2000˝

Na Figura 510 apresentam-se alguns dos resultados do dimensionamento da folha de

caacutelculo do ˝SAP2000˝ utilizados na verificaccedilatildeo das secccedilotildees transversais da viga mais

esforccedilada bem como no estudo da encurvadura lateral (bambeamento)

De acordo com os diagramas de esforccedilos de caacutelculo momentos fletores e esforccedilos

transversos mais desfavoraacuteveis estudaram-se os trecircs troccedilos em que a viga ao bambeamento

Estados Limites Uacuteltimos

1ordmTroccedilo

2ordmTroccedilo

3ordmTroccedilo

Figura 510 - Folhas de Dimensionamento do ˝SAP2000˝ para a Viga IPE100

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 95

Verificaccedilotildees

Os Quadros 528 e 529 apresentam as verificaccedilotildees realizadas

Quadro 528 - Valores dos Esforccedilos em cada Troccedilo da Viga

Troccedilos Mcr

[kNm]

MbRd

[kNm]

1ordm 10483 914

2ordm 5534 880

3ordm 20371 923

Quadro 529 - Raacutecios das Secccedilotildees mais Esforccediladas e da Encurvadura da Viga

Raacutecios ndash Verificaccedilotildees

Secccedilotildees mais Esforccediladas Encurvadura

da Viga

Ed

Rd

N

N

y Ed

y Rd

M

M

z Ed

z Rd

V

V

z Ed

z Rd

M

M

y Ed

y bRd

M

M

Sem

Significado

3370363

926

10420152

6867

Sem

Significado 337

038288

Nota Uma vez que NEd eacute igual a zero e VEd le 05VRd os momentos resistentes de caacutelculo natildeo

satildeo minorados pela presenccedila deste esforccedilo

4ordm Quadro Comparativo

Nos Quadros 530 e 531 apresentam-se a comparaccedilatildeo dos diferentes resultados obtidos

Quadro 530 - Raacutecios na Viga

Folhas de

Caacutelculo ˝SAP2000˝

y Ed

y Rd

M

M 036 036

z Ed

z Rd

V

V 0152 0152

Quadro 531 - Raacutecios na Viga

Folhas de

Caacutelculo ˝SAP2000˝

Mcr

1ordm Troccedilo 15315 10483

2ordm Troccedilo 5970 5534

3ordm Troccedilo 23238 20371

MbRd

1ordm Troccedilo 926 9143

2ordm Troccedilo 926 88

3ordm Troccedilo 926 923

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

96

Conclusotildees Verifica-se no Quadro 530 que os resultados do dimensionamento pelos dois

processos conduzem a valores da mesma ordem de grandeza e inferiores agrave

unidade

Estados Limites de Serviccedilo

A verificaccedilatildeo da seguranccedila aos estados limites de utilizaccedilatildeo foi realizada com base nos

deslocamentos verticais maacuteximos para a combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel conforme se indica

na Figura 511

Quadro 532 - Deslocamento Maacuteximo da Viga

Elemento δmaxSAP2000

[cm]

δmaxEC3 = L300

[cm] δmaxSAP2000 le L300

Viga

IPE100 017 161300 = 054 Verifica

53 Ligaccedilotildees

534 Ligaccedilotildees Soldadas

As ligaccedilotildees soldadas foram dimensionadas de acordo com a informaccedilatildeo indicada na

Memoacuteria Descritiva

A Figura 512 apresenta o aacutebaco que permite de um modo simples proceder ao

dimensionamento dos cordotildees das soldaduras de acircngulo

Figura 511 - Deslocamento Maacuteximo da Viga para a Combinaccedilatildeo ELServiccedilo

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 97

Figura 512 - Aacutebaco de Dimensionamento dos Cordotildees de Soldadura de acircngulo S235 JR

Ligaccedilatildeo do Pilar ndash Viga (Soldada)

LOADS

Case Manual calculations

Mb2Ed = -337 [kNm] Bending moment in the left beam

Vb2Ed = -1046 [kN] Shear force in the left beam

Nb2Ed = -013 [kN] Axial force in the left beam

Mc2Ed = -012 [kNm] Bending moment in the upper column

Vc2Ed = -008 [kN] Shear force in the upper column

Nc2Ed = -2676 [kN] Axial force in the upper column

RESULTS

WEB PANEL - SHEAR Mb1Ed = 000 [kNm] Bending moment (right beam) [53(3)]

Mb2Ed = -337 [kNm] Bending moment (left beam) [53(3)]

Vc1Ed = 000 [kN] Shear force (lower column) [53(3)]

Vc2Ed = -008 [kN] Shear force (upper column) [53(3)]

z = 94 [mm] Lever arm [625]

VwpEd = (Mb1Ed - Mb2Ed) z - (Vc1Ed - Vc2Ed) 2

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 50 100 150 200 250 300

FwR

d [

kN]

L [mm] - Comprimento de cordatildeo

Cordotildees de Soldadura em Accedilo S235 JR

a=12mm

a=11mm

a=10mm

a=9mm

a=8mm

a=7mm

a=6mm

a=5mm

a=4mm

a=3mm

Figura 513 - Pormenor em 3D da ligaccedilatildeo Pilar - Viga

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

98

VwpEd = 3570 [kN] Shear force acting on the web panel [53(3)]

Avs = 508 [cm2] Shear area of the column web EN1993-1-1[626(3)]

Avc = 508 [cm2] Shear area EN1993-1-1[626(3)]

ds = 94 [mm] Distance between the centroids of stiffeners [6261(4)]

MplfcRd = 010 [kNm] Plastic resistance of the column flange for bending [6261(4)]

MplstuRd = 012 [kNm] Plastic resistance of the upper transverse stiffener for bending [6261(4)]

MplstlRd = 012 [kNm] Plastic resistance of the lower transverse stiffener for bending [6261(4)]

VwpRd = 09 ( Avsfywc ) (3 M0) + Min(4 MplfcRd ds (2 MplfcRd + MplstuRd + MplstlRd) ds) VwpRd = 6656 [kN] Resistance of the column web panel for shear [6261]

VwpEd VwpRd le 10 054 lt 100 verified (054)

WELD RESISTANCE Aw = 1700 [cm

2] Area of all welds [4532(2)]

Awy = 1103 [cm2] Area of horizontal welds [4532(2)]

Awz = 597 [cm2] Area of vertical welds [4532(2)]

Iwy = 28893 [cm4] Moment of inertia of the weld arrangement with respect to the hor axis [4532(5)]

max=max = 000 [MPa] Normal stress in a weld [4532(5)]

= = 000 [MPa] Stress in a vertical weld [4532(5)]

II = 000 [MPa] Tangent stress [4532(5)]

w = 080

Correlation coefficient [4532(7)]

[max2 + 3(max

2)] le fu(wM2) 000 lt 23500 verified (000)

[2 + 3(

2+II

2)] le fu(wM2) 000 lt 23500 verified (000)

le 09fuM2 000 lt 16920 verified (000)

WEAKEST COMPONENT COLUMN WEB PANEL - SHEAR

Connection conforms to the code Ratio 054

535 Ligaccedilotildees Aparafusadas

Com base no software Robot Structural Analysis Professional junta-se a justificaccedilatildeo de

uma ligaccedilatildeo aparafusada do pilar rotulado agrave laje teacuterrea de fundaccedilatildeo da cave

No Anexo II estaacute o relatoacuterio completo do caacutelculo realizado

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 99

Ligaccedilatildeo na base do Pilar Rotulado

LOADS

Case Manual calculations

NjEd = -2676 [kN] Axial force

VjEdy = -007 [kN] Shear force

VjEdz = -008 [kN] Shear force

RESULTS

COMPRESSION ZONE

COMPRESSION OF CONCRETE

c = 23 [mm] Additional width of the bearing pressure zone [625(4)]

fjd = 1994 [MPa] Design bearing resistance [625(7)]

FcRdn = 19845 [kN] Bearing resistance of concrete for compression [6282(1)]

RESISTANCES OF SPREAD FOOTING IN THE COMPRESSION ZONE

NjRd = FcRdn NjRd = 19845 [kN] Resistance of a spread footing for axial compression [6282(1)]

CONNECTION CAPACITY CHECK

NjEd NjRd le 10 (624) 013 lt 100 verified (013)

Figura 514 - Pormenor em 3D da ligaccedilatildeo na base s do Pilar Rotulado

A ndash PECcedilAS ESCRITAS

IV CONCLUSOtildeES

CONCLUSOtildeES

A realizaccedilatildeo deste trabalho permitiu a aplicaccedilatildeo praacutetica de diversos conceitos adquiridos

nas vaacuterias unidades curriculares do curso de engenharia civil possibilitando tambeacutem a

aprendizagem de novos conceitos no domiacutenio do dimensionamento de estruturas que foram

fundamentais para a realizaccedilatildeo do Projeto da Sala Eleacutetrica e do Posto de Transformaccedilatildeo

O estudo aprofundado de outros projetos em conjunto com outros conhecimentos

complementares adquiridos na anaacutelise estrutural de estruturas foram tambeacutem fundamentais

no desenvolvimento das diferentes fases deste Projeto

A elaboraccedilatildeo deste trabalho permitiu adquirir e consolidar conhecimentos nas aacutereas

referentes a

Regulamentaccedilatildeo Europeia (Eurocoacutedigos Estruturais) na parte referente da anaacutelise das

accedilotildees do vento sismo temperatura etc

Aprendizagem de softwares tais como ˝SAP2000˝ ˝GaLa Reinforcement˝

˝SemiComp˝ ˝LTBeam˝ etc

Elaboraccedilatildeo de tabelas de caacutelculo em ˝Excel˝ utilizadas quer para o dimensionamento

orgacircnico de elementos em betatildeo armado mas tambeacutem para secccedilotildees e elementos

metaacutelicos

Elaboraccedilatildeo de peccedilas desenhadas com recurso ao ˝Autocad˝

Perspetivas Futuras

O dimensionamento deste Edifiacutecio a partir de uma soluccedilatildeo totalmente metaacutelica ou em

betatildeo armado com elementos preacute-fabricados de modo a compararem-se os custos entre a

soluccedilatildeo deste Projeto e estas soluccedilotildees

Programar parte das tabelas que serviram para o dimensionamento dos elementos de betatildeo

armado e metaacutelicos com recurso agrave linguagem de Visual Basic (VBA)

Desafiar alguns colegas de curso de modo a publicar em conjunto tabelas e aacutebacos que

permitam proceder ao dimensionamento de vigas pilares e sapatas em betatildeo armado de um

modo mais ceacutelere

Page 5: A PEÇAS ESCRITAS III. MEMÓRIA JUSTIFICATIVA

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

VI

Figura 324 - 5ordm Modo de Vibraccedilatildeo 31

Figura 325 - Impulsos de terreno nos muros da cave 32

Figura 41 - Eixos Locais das Lajes 33

Figura 42 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos 34

Figura 43 - M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos 35

Figura 44 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos 35

Figura 45 - V23 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Transversos Positivos 37

Figura 46 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos 39

Figura 47 - M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos 39

Figura 48 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos 40

Figura 49 - V23 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Eforccedilos Transversos Positivos 42

Figura 410 - V13 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Eforccedilos Transversos Positivos 42

Figura 411 - Eixos Locais das Platibandas 43

Figura 412 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos 44

Figura 413 ndash M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos 44

Figura 414 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos 44

Figura 415 - F11 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos 45

Figura 416 - F22 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos 45

Figura 417 - Corte Transversal Tipo das Platibandas 45

Figura 418 - Eixos Locais dos Muros da Cave 46

Figura 419 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos 47

Figura 420 - M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos 47

Figura 421 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos 47

Figura 422 - F11 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos 48

Figura 423 - F22 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos 48

Figura 424 - Identificaccedilatildeo das armaduras dos muros 48

Figura 425 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Frontal 49

Figura 426 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Lateral Direito 49

Figura 427 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Lateral Esquerdo 50

Figura 428 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Tardoz 50

Figura 429 - V23 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Transversos Positivos 51

Figura 430 - V13 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Transversos Positivos 52

Figura 431 - Armaduras das Paredes 52

Figura 432 - Controlo de Fendilhaccedilatildeo nos Muros (025 m x 185 m) 53

Figura 433 - Eixos Locais das Vigas 54

Figura 434 - Envolvente dos Momentos Fletores das Vigas da Cobertura 54

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

VII

Figura 435 - Envolvente dos Esforccedilos Transversos das Vigas da Cobertura 57

Figura 436 - Estado Limite de Fendilhaccedilatildeo na Secccedilatildeo do Apoio de uma das Vigas 62

Figura 437 - Identificaccedilatildeo dos Grupos de Pilares ndash a) Vista em 3D b) Vista em Planta 63

Figura 438 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N= 1587 kN b) N= 2315 kN 64

Figura 439 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 804 kN b) N = - 1022 kN 65

Figura 440 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 14467 kN b) N = - 107 kN 66

Figura 441 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 11142 kN b) N = - 107 kN 66

Figura 442 - Armaduras no Pilares 68

Figura 443 - Estado Limite de Fendilhaccedilatildeo nas Secccedilotildees dos Pilares 69

Figura 51 ndash Vista em 3D do Piso Metaacutelico 75

Figura 52 ndash Raacutecios de Dimensionamento da Combinaccedilatildeo mais condicionante do pilar IPE100 79

Figura 53 - Diagramas de Esforccedilos de Caacutelculo 79

Figura 54 - Folha de Dimensionamento do ˝SAP 2000 para o Pilar IPE100 mais solicitado 84

Figura 55 - Folha de Caacutelculo do ˝SemiComp˝ - Verificaccedilatildeo da Secccedilatildeo Transversal 86

Figura 56 - Folha de Caacutelculo do ˝SemiComp - Verificaccedilatildeo para o Elemento agrave Flexatildeo Composta

com Compressatildeo 87

Figura 57 - Determinaccedilatildeo do Momento Critico - ˝LTBeam˝ 88

Figura 58 - ˝SAP2000˝ - Raacutecios de Dimensionamento da Viga mais solicitada 90

Figura 59 - Diagramas de Esforccedilos na Viga 90

Figura 510 - Folhas de Dimensionamento do ˝SAP2000˝ para a Viga IPE100 94

Figura 511 - Deslocamento Maacuteximo da Viga para a Combinaccedilatildeo ELServiccedilo 96

Figura 512 - Aacutebaco de Dimensionamento dos Cordotildees de Soldadura de acircngulo S235 JR 97

Figura 513 - Pormenor em 3D da ligaccedilatildeo Pilar - Viga 97

Figura 514 - Pormenor em 3D da ligaccedilatildeo na base s do Pilar Rotulado 99

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

IX

IacuteNDICE DE QUADROS

Quadro 11 - Preacute ndash Dimensionamento das Lajes da Cobertura 2

Quadro 12 - Preacute-Dimensionamento das Vigas 3

Quadro 13 - Dimensotildees dos Pilares 5

Quadro 14 - Dimensotildees dos Muros da Cave 6

Quadro 15 - Geometria das Sapatas 7

Quadro 21 - Peso Proacuteprio dos Elementos Estruturais no modelo ˝SAP2000˝ 13

Quadro 22 - Reaccedilotildees Verticais nos Apoios ˝SAP2000˝ 14

Quadro 31 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Negativa ndash Inverno 17

Quadro 32 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Positiva ndash Veratildeo 18

Quadro 33 - Determinaccedilatildeo da Pressatildeo Dinacircmica de Pico 20

Quadro 34 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo x 24

Quadro 35 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo xx 24

Quadro 36 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo y 24

Quadro 37 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo yy 25

Quadro 38 - Accedilatildeo do Vento na Cobertura nas Direccedilotildees x e xx 28

Quadro 39 - Accedilatildeo do Vento na Cobertura nas Direccedilotildees y e yy 29

Quadro 310 - Determinaccedilatildeo dos Espectros de Resposta de Caacutelculo 29

Quadro 41 - Armaduras de Flexatildeo das Lajes da Cobertura 36

Quadro 42 - Verificaccedilatildeo de Esforccedilo Transverso das Lajes da Cobertura 38

Quadro 43 - Armaduras de Flexatildeo da Laje Teacuterrea 41

Quadro 44 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila ao Esforccedilo Transverso da Laje Teacuterrea 43

Quadro 45 - Armaduras dos Muros 51

Quadro 46 - Verificaccedilatildeo do Esforccedilo Transverso Resistente Maacuteximo 52

Quadro 47 - Vigas da Cobertura ndash Armaduras de Flexatildeo 55

Quadro 48 - Dimensionamento ao Esforccedilo Transverso das Vigas da Cobertura 57

Quadro 49 - Armaduras de Esforccedilo Transverso nas Vigas da Cobertura 59

Quadro 410 - Vigas de Coberturas - Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo 62

Quadro 411 - Grupos e Geometria dos Pilares 63

Quadro 412 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo A 64

Quadro 413 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo A 64

Quadro 414 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo B 65

Quadro 415 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo B 65

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

X

Quadro 416 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo C 65

Quadro 417 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo C 66

Quadro 418 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo D 66

Quadro 419 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo D 67

Quadro 420 - Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo 67

Quadro 421 - Cintas nos Pilares 68

Quadro 422 - Armaduras Miacutenimas de Fendilhaccedilatildeo dos Pilares 69

Quadro 423 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila do Solo ndash Combinaccedilotildees Siacutesmicas 71

Quadro 424 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila do Solo ndash Combinaccedilotildees Raras 72

Quadro 425 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila das Sapatas 73

Quadro 51 - Propriedades e Caracteriacutesticas Geomeacutetricas - Perfil IPE 100 76

Quadro 52 - Propriedades e Carateriacutesticas Geomeacutetricas - Perfil T50x6 76

Quadro 53 - Classificaccedilatildeo das Secccedilotildees do Perfil IPE 100 76

Quadro 54 - Classificaccedilatildeo das Secccedilotildees do Perfil T50 x 6 76

Quadro 55 - Processos utilizados no dimensionamento da Estrutura Metaacutelica 77

Quadro 56 - Raacutecios dos Pilares 77

Quadro 57 - Esforccedilos de Caacutelculo mais desfavoraacuteveis na secccedilatildeo do Pilar 79

Quadro 58 - Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Axial de Compressatildeo 80

Quadro 59 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo 80

Quadro 510 - Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Transverso 80

Quadro 511 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Composta (M+N) 81

Quadro 512 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Desviada 81

Quadro 513 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Composta com Esforccedilo Transverso (M+N+V) 81

Quadro 514 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura por Compressatildeo 82

Quadro 515 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura Lateral 82

Quadro 517 ndash Fatores de Interaccedilatildeo kij 83

Quadro 516 - Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes 83

Quadro 518 - Flexatildeo Composta com Compressatildeo 83

Quadro 519 - Deslocamento Horizontal Maacuteximo do Pilar 88

Quadro 520 - Raacutecios das Vigas 89

Quadro 521 - Esforccedilos de Caacutelculo mais desfavoraacuteveis na secccedilatildeo da Viga 90

Quadro 522 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo 91

Quadro 523 - Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Transverso 91

Quadro 524 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura Lateral 92

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

XI

Quadro 526 - Fatores de Interaccedilatildeo kij 92

Quadro 525 - Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes 92

Quadro 527 - Flexatildeo Composta Com Compressatildeo 93

Quadro 528 - Valores dos Esforccedilos em cada Troccedilo da Viga 95

Quadro 529 - Raacutecios das Secccedilotildees mais Esforccediladas e da Encurvadura da Viga 95

Quadro 530 - Raacutecios na Viga 95

Quadro 531 - Raacutecios na Viga 95

Quadro 532 - Deslocamento Maacuteximo da Viga 96

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 1

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

O preacute-dimensionamento do Edifiacutecio da Sala Eleacutetrica e do Posto de Transformaccedilatildeo foi

realizado para todos os elementos estruturais dentro dos criteacuterios de seguranccedila e de

economia definidos pelos Eurocoacutedigos e por outras Normas

Elementos de Betatildeo Armado 11

111 Lajes

A espessura das lajes varia em funccedilatildeo das condiccedilotildees de ligaccedilatildeo ao exterior dos vatildeos da

relaccedilatildeo entre vatildeos dos valores das accedilotildees etc

As lajes da cobertura da Sala Eleacutetrica satildeo do tipo vigadas maciccedilas sendo as lajes de

fundaccedilatildeo teacuterreas assentes num meio elaacutestico

Lajes da Cobertura

O preacute-dimensionamento das lajes da cobertura foi realizado a partir das Eq11 e 12

Em que

d ndash altura uacutetil da laje

Lmenor vatildeo ndash menor dos vatildeos

ϕ ndash diacircmetro do varatildeo da armadura de flexatildeo

c ndash recobrimento das armaduras

Todas as lajes da cobertura foram consideradas armadas numa soacute direccedilatildeo atendendo agrave

Claacuteusula sect531 (5) do EC2 20maior

menor

L

L

As espessuras consideradas para as lajes da cobertura estatildeo indicadas no Quadro 11

yk

50026

menor vatildeoLd

f

(Eq 11)

2h d rec

(Eq 12)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

2

Quadro 11 - Preacute ndash Dimensionamento das Lajes da Cobertura

Betatildeo C2530

fck = 25 Mpa

Accedilo A500 NR

fyk = 500 Mpa Rec= 3 cm

Lajes Lmenor vatildeo

[m]

yk

50026

menor vatildeoLd

f

hadotado

[m]

L11 241 009 016

L12 335 013 016

L13 335 013 016

L14 385 015 016

Na Figura 11 estatildeo identificadas as lajes da cobertura

Laje Teacuterrea

A laje teacuterrea assenta num meio elaacutestico tendo-se considerado no preacute-dimensionamento uma

espessura de 015 m

112 Vigas

O preacute-dimensionamento das vigas foi feito a partir das Eq13 e 14

As dimensotildees consideradas tiveram tambeacutem em conta as dimensotildees dos pilares de 035 m

x 035 m e dos muros da cave de 025 m x 185 m

Figura 11 - Identificaccedilatildeo das Lajes da Cobertura

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 3

10 12

Lh

a (Eq 13)

3 2

h hb (Eq 14)

Em que L representa o vatildeo e h altura

A geometria de todas as vigas para a estrutura do Edifiacutecio estaacute indicada no Quadro 12

Quadro 12 - Preacute-Dimensionamento das Vigas

Betatildeo C2530

fck = 25 Mpa

Accedilo A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 3 cm

Vigas Lvatildeo

[m] 10

Lh

hadotado

[m] Secccedilotildees

[m x m]

V11 385 039 070 030 x 070

V12

335 039 070 030 x 070

335 034 070 030 x 070

385 039 070 030 x 070

V13

335 039 070 030 x 070

335 034 070 030 x 070

385 039 070 030 x 070

V14 398 040 070 030 x 070

398 040 070 030 x 070

V15 796 080 070 030 x 070

V16 796 080 070 030 x 070

241 024 070 030 x 070

V17

398 040 070 030 x 070

398 040 070 030 x 070

241 024 070 030 x 070

VF1 385 039 060 025 x 060

VF2 241 024 060 025 x 060

VF3 241 024 060 035 x 060

Na Figura 12 representa-se a identificaccedilatildeo de todas as vigas da cobertura

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

4

113 Pilares

O preacute-dimensionamento dos pilares foi realizado a partir da Eq15 com base nos esforccedilos

NEd determinados em funccedilatildeo das aacutereas de influecircncia de cada um tendo-se considerado para ν

o valor de 065

Em que

Ac ndash aacuterea da secccedilatildeo transversal dos pilares

NEd ndash valor de caacutelculo do esforccedilo axial

ν ndash esforccedilo axial reduzido para a combinaccedilatildeo fundamental dos estados limites uacuteltimos

fcd ndash valor de caacutelculo da tensatildeo de rotura do betatildeo agrave compressatildeo

No Quadro 13 estatildeo indicados a geometria dos pilares

Edc

cd

NA

f

(Eq 15)

Figura 12 ndash Identificaccedilatildeo das Vigas da Cobertura

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 5

Quadro 13 - Dimensotildees dos Pilares

Betatildeo C2530

fck= 25 Mpa

Accedilo A500

fyk= 500 Mpa Rec= 3 cm

Pilares H

[m]

Secccedilotildees

Transversais

[m x m]

P11 465 035 x 035

P12 465 035 x 035

P13 465 035 x 035

P14 465 035 x 035

P15 465 035 x 035

P16 465 035 x 035

P17 465 035 x 035

P18 465 035 x 035

P19 465 035 x 035

P110 465 035 x 035

P111 465 035 x 035

P112 465 035 x 035

Na Figura 13 estatildeo identificados em planta todos os pilares

Figura 13 - Identificaccedilatildeo dos Pilares

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

6

114 Muros da Cave

A espessura dos muros da cave foi definida com base nos esforccedilos provenientes do peso

proacuteprio e dos impulsos do terreno tendo-se considerado uma espessura de 025 m para todos

os muros

Quadro 14 - Dimensotildees dos Muros da Cave

Betatildeo C2530

fck = 25 Mpa

Accedilo A500

fyk = 500 Mpa Rec= 3 cm

Muros

da Cave

Lvatildeo

[m]

Secccedilotildees

Transversais

[m x m] p11 335 025 x 185

p12 335 025 x 185

p13 385 025 x 185

p14 398 025 x 185

p15 398 025 x 185

p16 398 025 x 185

p17 398 025 x 185

p18 335 025 x 185

p19 335 025 x 185

p110 385 025 x 185

115 Platibandas

As platibandas foram dimensionadas em funccedilatildeo dos pormenores dos desenhos do projeto

de arquitetura tendo-se considerado secccedilotildees com as dimensotildees de 012 m x 11 m

116 Sapatas

O preacute-dimensionamento das sapatas foi efetuado de modo a garantir que os esforccedilos da

superestrutura fossem inferiores agraves tensotildees admissiacuteveis do terreno de fundaccedilatildeo

De referir que na estrutura deste Edifiacutecio os momentos fletores nas bases dos pilares satildeo

absorvidos diretamente pelas vigas de fundaccedilatildeo razatildeo pela qual as sapatas foram calculadas

soacute para os esforccedilos axiais

As dimensotildees em planta das sapatas Amin foram calculadas pela expressatildeo

Considerou-se para a tensatildeo admissiacutevel no terreno de fundaccedilatildeo 025 MPa

No Quadro 15 indicam-se as dimensotildees das sapatas

(Eq 16) pilar

minadm

NA

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 7

Quadro 15 - Geometria das Sapatas

Betatildeo C2530

fck=25 Mpa

Accedilo A500

fyk=500 Mpa Rec=4 cm

Sapatas H

[m]

Secccedilotildees

Transversais

[m x m]

S11 030 125 x 125

S12 030 125 x 125

S13 03 125 x 125

S14 030 125 x 125

S15 030 125 x 125

S16 030 125 x 125

S17 030 125 x 125

S18 030 125 x 125

S19 030 125 x 125

S110 030 125 x 125

S111 030 125 x 125

S112 030 125 x 125

Na Figura 14 estaacute representada a planta de fundaccedilotildees do Edifiacutecio

Figura 14 - Planta de Fundaccedilotildees

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

8

Elementos Metaacutelicos 12

121 Estrutura de Suporte da Sala Eleacutetrica

O preacute-dimensionamento das estruturas metaacutelicas que servem de suporte aos equipamentos

da Sala Eleacutetrica foi feito com base num poacutertico tipo que se repete de um modo idecircntico ao

longo da estrutura

O esqueleto estrutural inclui as vigas principais IPE100 orientadas segundo as duas

direccedilotildees ortogonais e as vigas secundaacuterias T50x6 colocadas entre as vigas principais

Este esqueleto estaacute apoiado em pilares IPE100 ligados agrave laje teacuterrea

As Figuras 15 16 e 17 mostram duas plantas e um corte tipo das estruturas metaacutelicas

Figura 15 - Planta do Piso Metaacutelico

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 9

Figura 16 - Localizaccedilatildeo dos Pilares Metaacutelicos

Figura 17- Corte Transversal Tipo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

10

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

11

2 MODELACcedilAtildeO ESTRUTURAL

A anaacutelise da estrutura foi efetuada com base num conjunto de modelos de caacutelculo

realizados a partir de um programa de elementos finitos ˝SAP2000˝ versatildeo 17

Os modelos estudados foram definidos a partir da geometria da estrutura que foi preacute-

dimensionada no capiacutetulo anterior

Modelo de Caacutelculo 21

211 Estrutura de Betatildeo Armado

Os modelos foram definidos a partir da geometria da estrutura tendo-se considerado

elementos do tipo ˝barra˝ para simular as vigas e os pilares e elementos do tipo ˝shell-thick˝

para simular as lajes os muros e as platibandas

A laje teacuterrea foi considerada apoiada em apoios elaacutesticos (ver Figura 23)

O caacutelculo da rigidez das molas foi feito com base na aacuterea de influecircncia de cada noacute da

malha tipo da laje teacuterrea para um coeficiente de reaccedilatildeo do solo Ks calculado do seguinte

modo

Em que

Es = 3000 kNm2 (argila muito dura)

B = 1 m

ν = 04 (argila muito dura)

Nas Figuras seguintes representa-se os modelos final da estrutura da Sala Eleacutetrica e do

Posto de Transformaccedilatildeo considerados no ˝SAP2000 ˝

21

ss

EK

B

(Eq 21)

Ks= 35700 kNm3

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

12

212 Estruturas Metaacutelicas

A Figura 24 mostra as estruturas metaacutelicas do piso teacutecnico (cave) cujo pavimento serve de

suporte aos equipamentos eleacutetricos da Sala Eleacutetrica

Figura 22 - Modelo Unifilar - Vistas em 3D

Figura 23 - Laje Teacuterrea

Figura 21 - Modelo Unifilar - Vistas em 3D

2 MODELACcedilAtildeO ESTRUTURAL

Maria Isabel Balboa Antunes 13

Validaccedilatildeo dos Modelos no ˝SAP2000˝ 22

Sempre que possiacutevel procedeu-se agrave verificaccedilatildeo e validaccedilatildeo dos diferentes ficheiros de

dados e de resultados obtidos nas anaacutelises realizadas

A validaccedilatildeo dos diferentes modelos foi feita atraveacutes das seguintes verificaccedilotildees

Comparaccedilatildeo do peso proacuteprio total das estruturas lajes vigas e pilares calculadas a

numa folha em ˝Excel˝ com os resultados obtidos pelo somatoacuterio das cargas verticais

do programa de elementos finitos

Anaacutelise criacutetica das deformaccedilotildees determinadas a partir do ˝SAP2000˝

Verificaccedilatildeo da orientaccedilatildeo dos eixos principais dos diferentes elementos com base nos

sistemas de eixos para os noacutes e para as barras do programa de caacutelculo automaacutetico

Nos Quadros 21 e 22 representam-se alguns dos estudos realizados que serviram para a

validaccedilatildeo dos modelos

Quadro 21 - Peso Proacuteprio dos Elementos Estruturais no modelo ˝SAP2000˝

Elementos Estruturais Peso Proacuteprio

[kN]

P - 035 m x 035 m 1727

V - 03 m x 07 m 3234

L16 4488

L12 1495

P1 - 025 m x 185 m 4605

Peso Total 1555

Figura 24 - Modelo Extrudido da Estrutura do Piso Metaacutelico

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

14

Quadro 22 - Reaccedilotildees Verticais nos Apoios ˝SAP2000˝

Em que

P - 035 m x 035 m ndash pilares

V - 030 m x 070 m ndash vigas

L16 ndash lajes de cobertura com espessuras de 016 m

L12 ndash platibandas com espessuras de 012 m

p1 - 025 m x 185 m ndash parede do muro de fundaccedilatildeo

Identificaccedilatildeo dos

Apoios

Reaccedilotildees Verticais

F3

[kN]

2 1316

3 1007

4 1677

22 664

24 443

26 2150

53 1032

54 1583

55 1668

57 1102

58 145

2349 1454

Peso Total 1555

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

15

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Peso Proacuteprio 31

O peso proacuteprio dos elementos de betatildeo armado e metaacutelicos foi considerado de forma

automaacutetica pelo programa de caacutelculo atraveacutes da introduccedilatildeo das caracteriacutesticas geomeacutetricas e

dos materiais constituintes betatildeo armado e accedilo dos perfis laminados conforme se indica na

Figura 31

Figura 31 - Definiccedilatildeo dos Materiais ˝SAP2000˝

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

16

Restantes Cargas Permanentes 32

Nas Figuras 32 e 33 representam-se as restantes cargas permanentes consideradas

a)

b)

Sobrecargas 33

As sobrecargas que atuam nas estruturas estatildeo indicadas nas Figuras 34 e 35

Figura 32 - Restantes Cargas Permanentes ndash a) Laje da Cobertura (15 kNm2)

b) Laje Teacuterrea (2 kNm2)

Figura 33 - Restantes Cargas Permanentes - Piso Metaacutelico (15 kNm2)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 17

a)

b)

Temperatura 34

A quantificaccedilatildeo das variaccedilotildees uniformes de temperatura consta nos Quadros 31 e 32 e nas

Figuras 36 e 37

Quadro 31 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Negativa ndash Inverno

Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Negativa - Inverno

H

[m]

Tmin

[ordmC]

Tmin(H)

[ordmC]

Tout = Tmin

[ordmC]

Tin

[ordmC]

T

[ordmC]

T0

[ordmC]

ΔTu-

[ordmC]

100 0 -05 -05 18 875 15 -625

Figura 34 - Sobrecargas ndash a) Laje da Cobertura (04 kNm2) b) Laje Teacuterrea (2 kNm

2)

Figura 35 - Sobrecargas ndash Piso Metaacutelico (18 kNm2)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

18

Quadro 32 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Positiva ndash Veratildeo

Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Positiva - Veratildeo

H

[m]

Tmax

[ordmC]

Tmax(H)

[ordmC]

Tout = Tmax + Tcor

[ordmC]

Tin

[ordmC]

T

[ordmC]

T0

[ordmC]

ΔTu+

[ordmC]

100 40 39 41 25 33 15 18

a)

b)

a)

b)

Figura 36 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura nas Coberturas e Platibandas ndash a) VUT+

(18ordm C)

b) VUT

- (- 625ordm C)

Figura 37 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura nas Vigas e nos Pilares ndash a) VUT+

(18ordm C)

b) VUT

- (- 625ordm C)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 19

Vento 35

As accedilotildees provenientes do vento conforme se indica na Figura 38 produzem forccedilas nas

quatro direccedilotildees ortogonais

Wx ndash direccedilatildeo do vento em x com sentido positivo

Wxx ndash direccedilatildeo do vento em x com sentido negativo

Wy ndash direccedilatildeo do vento em y com sentido positivo

Wyy ndash direccedilatildeo do vento em y com sentido negativo

De modo a simplificar a accedilatildeo do vento no modelo em estudo considerou-se para o Edifiacutecio

da Sala Eleacutetrica e do Posto de Transformaccedilatildeo uma geometria em planta retangular

351 Pressatildeo dinacircmica de Pico

No Quadro 33 indicam-se os paracircmetros que permitiram quantificar a accedilatildeo do vento de

acordo com o que foi jaacute indicado na Memoacuteria Descritiva

Figura 38 - Accedilatildeo do Vento

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

20

Quadro 33 - Determinaccedilatildeo da Pressatildeo Dinacircmica de Pico

Paracircmetros de caacutelculo da Pressatildeo Dinacircmica de Pico

Altura de referecircncia h le b ze = 41 m

Valor baacutesico da velocidade de referecircncia do vento Zona A νb0 = 27 ms

Coeficiente de direccedilatildeo cdir = 10

Coeficiente de sazatildeo cseason = 10

Velocidade de referecircncia do vento νb= cdirmiddot cseasonmiddot νb0 νb = 27 ms

Categoria do Terreno II Comprimento de rugosidade z0 = 005 m

Altura miacutenima zmin = 2 m

Altura maacutexima zmax = 200 m

zmin le z le zmax z = 41 m 2 le z le 200

Coeficiente de terreno dependente

do comprimento de rugosidade z0

kr = 019

Coeficiente de rugosidade cr(z) = krmiddot ln(zz0) cr(z) = 0837

Coeficiente de orografia c0(z) = 10

Velocidade meacutedia do vento νm(z) =cr(z)middotc0(z)middotνb νm(z) = 27 ms

Coeficiente de turbulecircncia kI = 10

Intensidade de turbulecircncia

Iv(z) = 023

Massa voluacutemica do ar ρ = 125kgm3

Pressatildeo dinacircmica de pico

qp(z) = 183 kNm2

352 Coeficientes de Pressatildeo nos Alccedilados

Os coeficientes de pressatildeo determinados anteriormente para os alccedilados constam nas figuras

seguintes

119896119903 = 019 ∙ (1199110

1199110119868119868)

007

Iv(z) = 119896119868

119888119900(119911) middot ln (1199111199110

)

119902119901(z) = [1 + 7119868119907(119911)] middot1

2middot 120588 middot 1205841198982(119911)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 21

Coeficientes de Pressatildeo Exteriores

a)

b)

a)

b)

Coeficientes de Pressatildeo Interiores

Na Figura 311 estatildeo indicados os coeficientes de pressatildeo interiores (pressotildees e succcedilotildees)

a)

b)

Figura 39 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores nos Alccedilados ndash a) Wx b) Wxx

Figura 310 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores nos Alccedilados - a) Wy b) Wyy

Figura 311 - Coeficientes de Pressatildeo Interior - a) 1ordm Caso - Pressatildeo b) 2ordm Caso - Succcedilatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

22

Coeficientes de Pressatildeo Resultantes

Para cada direccedilatildeo e sentido da accedilatildeo do vento foram considerados duas hipoacuteteses para os

coeficientes de pressatildeo interiores (pressotildees e succcedilotildees) que em conjunto com os coeficientes

de pressatildeo exteriores originam oito hipoacuteteses diferentes para as accedilotildees do vento

Nas figuras seguintes indicam-se os coeficientes de pressatildeo resultantes

a)

b)

a)

b)

353 Accedilatildeo do Vento nos Pilares

A partir da pressatildeo dinacircmica de pico e dos coeficientes de pressatildeo nos alccedilados

determinaram-se as forccedilas do vento nos pilares com base nas larguras de influecircncia dos

Figura 312 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes ndashAlccedilados Wx Wxx - a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

Figura 313 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes ndashAlccedilados Wy Wyy - a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 23

mesmos obtendo-se assim os valores das forccedilas distribuiacutedas que se encontram resumidos nos

Quadros 34 a 37

Sendo

Fw ndash forccedila da accedilatildeo do vento

cpResultante ndash coeficiente de pressatildeo resultante

Linfluecircncia ndash largura de influecircncia dos pilares

FwdistPilar ndash forccedila distribuiacuteda no pilar

B ndash alccedilado de barlavento

S ndash alccedilado de sotavento

LE ndash alccedilado lado esquerdo

LD ndash alccedilado lado direito

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

24

Quadro 34 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo x

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wx

Wx1 (1ordf Hipoacutetese) Wx2 (2 ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm] Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -05 -04 P1 12 05 -05 -19 -19 E 00 00 P1 12 10 00 -12 -12

A -14 -12 P2 32 14 -14 -28 -28 A -09 -07 P2 32 26 00 -14 -14

B -10 -08 P3 398 17 -18 -30 -30 B -05 -04 P3 398 33 00 -15 -15

C -07 -06 P4 20 09 -09 -11 -11 C -02 -02 P4 20 165 00 -03 -03

Quadro 35 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo xx

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wxx

Wxx1 (1 ordf Hipoacutetese) Wxx2 (2 ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm] Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -05 -04 P1 12 05 -05 -22 -22 E 00 00 P1 12 10 00 -14 -14

A -14 -12 P2 32 14 -14 -30 -30 A -09 -07 P2 32 26 00 -15 -15

B -10 -08 P3 398 17 -18 -28 -28 B -05 -04 P3 398 33 00 -14 -14

C -07 -06 P4 20 09 -09 -10 -10 C -02 -02 P4 20 16 00 -028 -03

Quadro 36 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo y

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wy

Wy1 (1ordf Hipoacutetese) Wy2 (2ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm] Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -06 -05 P1 17 07 -08 -23 -23 E 00 00 P1 17 14 00 -15 -15

A -14 -12 P2 335 15 -15 -33 -33 A -09 -07 P2 335 28 00 -16 -16

B -10 -08 P3 36 16 -164 -26 -26 B -05 -04 P3 36 30 00 -13 -13

C -07 -06 P4 19 08 -09 -07 -07 C -02 -02 P4 19 16 00 -02 -02

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 25

Quadro 37 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo yy

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wyy

Wyy1 (1ordf Hipoacutetese) Wyy2 (2ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -06 -05 P1 17 07 -08 -14 -14 E 00 00 P1 17 14 00 -09 -09

A -14 -12 P2 335 15 -15 -26 -26 A -09 -07 P2 335 28 00 -13 -13

B -10 -08 P3 36 16 -16 -33 -33 B -05 -04 P3 36 30 00 -16 -16

C -07 -06 P4 19 08 -09 -12 -12 C -02 -02 P4 19 16 00 -03 -03

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

26

354 Accedilatildeo do Vento nas Platibandas

Para a determinaccedilatildeo das forccedilas resultantes exercidas sobre as platibandas foram

considerados por simplificaccedilatildeo os mesmos valores dos coeficientes de pressatildeo exteriores dos

alccedilados

Em relaccedilatildeo aos valores dos coeficientes de pressatildeo interiores apenas foram considerados os

valores positivos (cpi = +02) por questotildees de seguranccedila

355 Coeficientes de Pressatildeo na Cobertura

Nas Figuras 314 a 317 estatildeo indicados os coeficientes de pressatildeo para as direccedilotildees do

vento na cobertura

Coeficientes de Pressatildeo Exteriores

Figura 314 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores Wx - Cobertura

Figura 315 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores Wxx - Cobertura

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 27

Coeficientes de Pressatildeo Interiores

Os coeficientes de pressatildeo interiores foram jaacute indicados em 352

Coeficientes de Pressatildeo Resultantes

Na zona da cobertura foram tambeacutem considerados oito hipoacuteteses para a accedilatildeo do vento em

funccedilatildeo das diferentes direccedilotildees sentidos e coeficientes de pressatildeo exteriores e interiores

Os coeficientes de pressatildeo resultantes estatildeo indicados nas Figuras 318 e 319 e nos

Quadros 38 e 39

Figura 317 - Coeficientes de Pressatildeo Exterior Wyy - Cobertura

Figura 316 - Coeficientes de Pressatildeo Exterior Wy - Cobertura

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

28

a)

b)

a)

b)

Quadro 38 - Accedilatildeo do Vento na Cobertura nas Direccedilotildees x e xx

Wx Wxx

1ordf Hipoacutetese 2ordf Hipoacutetese

Zonas hhp qp(z) cscd cpResultante Fw

[kNm2]

cpResultante Fw

[kNm2]

F

0367 08268 1

-03 -02 -080 -07

G -03 -02 -075 -06

H -05 -04 -10 -08

I 00 00 -05 -04

Figura 318 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes - Cobertura Wx Wxx ndash a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

Figura 319 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes - Cobertura Wy Wyy ndash a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 29

Quadro 39 - Accedilatildeo do Vento na Cobertura nas Direccedilotildees y e yy

Wy Wyy

1ordf Hipoacutetese 2ordf Hipoacutetese

Zonas hhp qp(z) cscd cpResultante Fw

[kNm2]

cpResultante Fw

[kNm2]

F

0367 08268 1

-03 -02 -080 -07

G -03 -02 -075 -06

H -05 -04 -10 -08

I 00 00 -05 -04

Sismo 36

A accedilatildeo siacutesmica foi realizada a partir dos espectros de resposta segundo o EC8 previstos

para o territoacuterio nacional para o concelho onde o edifiacutecio iraacute ser construiacutedo

O Quadro 310 indica alguns dos paracircmetros necessaacuterios no caacutelculo dos espectros de

resposta

Quadro 310 - Determinaccedilatildeo dos Espectros de Resposta de Caacutelculo

Paracircmetros de Espectros de

Resposta de Caacutelculo

Accedilatildeo Siacutesmica

Tipo 1

Accedilatildeo Siacutesmica

Tipo 2

Tipo de Terreno B B

Zona Siacutesmica 12 23

Classe de Importacircncia II II

γI 1 1

agR (ms2) 2 17

ag (ms2) 2 17

Smaacutex 135 135

TB(s) 01 01

TC(s) 06 025

TD(s) 20 20

12 13

ξ () 5 5

η 1 1

q 15 15

β 02 02

2 2

maxmax

1 ms 4 ms

1= 1

3

g

g

a

SS S a

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

30

Considerando o valor recomendado de β igual a 02 e os paracircmetros definidos

anteriormente foi possiacutevel definir os espectros de resposta horizontais elaacutesticos representados

na Figura 320

Figura 320 - Espetros de Caacutelculo para Accedilotildees Siacutesmicas do Tipo 1 e 2

No programa de elementos finitos que serviu para o estudo da accedilatildeo siacutesmica introduziram-

se em ficheiros ˝txt˝ as funccedilotildees espetrais de caacutelculo para as accedilotildees siacutesmicas do Tipo 1 e 2

conforme se indica na Figura 320

As combinaccedilotildees das accedilotildees siacutesmicas horizontais estatildeo de acordo com a Claacuteusula sect43351

(3) da NP EN 1998-1 tendo-se considerado que as componentes horizontais U1 e U2 atuam

simultaneamente combinadas segundo os seguintes criteacuterios

Em que

+ ndash significa a combinar com

EEdx ndash representa os esforccedilos devidos agrave aplicaccedilatildeo da accedilatildeo siacutesmica segundo x

EEdy ndash representa os esforccedilos devidos agrave aplicaccedilatildeo da mesma accedilatildeo siacutesmica segundo y

000

050

100

150

200

250

300

350

400

450

0 05 1 15 2 25 3 35 4

Sd

[ms

2]

T

[s]

Espetros de Caacutelculo Tipo 1 e 2 (5 de amortecimento)

Accedilatildeo Siacutesmica Tipo 1

Accedilatildeo Siacutesmica Tipo 2

03Ed X Ed YE E (Eq 31)

03 Ed X Ed YE E (Eq 32)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 31

A partir da funccedilatildeo ˝mass source˝ do SAP2000 foram definidas as massas consideradas

na anaacutelise siacutesmica que incluiacuteram as restantes cargas permanentes e as sobrecargas sendo que

as sobrecargas foram multiplicadas pelo coeficiente ψ2

A resposta dinacircmica da estrutura foi obtida a partir de uma anaacutelise modal tendo-se

considerado o nuacutemero de modos de vibraccedilatildeo necessaacuterios de modo a obterem-se fatores de

participaccedilatildeo modais superiores a 90 nas duas direccedilotildees principais x e y

Apresentam-se nas Figuras 321 a 324 os modos com maior participaccedilatildeo de massa

1ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (y-y) 125

f = 165 Hz

T = 0605 s

4ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (y-y) 484

f = 52 Hz

T = 019 s

Figura 321 - 1ordm Modo de Vibraccedilatildeo

5ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (x-x) 47

f = 62 Hz

T = 0605 s

90ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (y-y) 19

f = 384 Hz

T = 003 s

Figura 322 - 4ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 321 - 1ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 324 - 90ordm Modo de Vibraccedilatildeo Figura 323 - 5ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 322 - 4ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 323 - 5ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 324 - 90ordm Modo de Vibraccedilatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

32

Impulso das Terras 37

Os impulsos das terras foram simulados atraveacutes de uma carga triangular aplicada nos

muros da cave que delimitam o Edifiacutecio em todo o periacutemetro (ver Figura 325)

Figura 325 - Impulsos de terreno nos muros da cave

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

33

4 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA DE BETAtildeO ARMADO

Para o dimensionamento dos elementos de betatildeo armado foram retirados os esforccedilos do

modelo de caacutelculo e calculadas as armaduras longitudinais e transversais das lajes vigas

pilares e sapatas segundo os criteacuterios de dimensionamento definidos na Memoacuteria Descritiva

As lajes e as vigas foram dimensionadas a partir de tabelas elaboradas em folhas de caacutelculo

em ˝Excel˝ realizadas para este Projeto tendo-se utilizado tambeacutem o software de caacutelculo

˝Gala Reinforcement˝ para o dimensionamento orgacircnico das platibandas dos pilares e dos

muros da cave

Lajes 41

De um modo geral as lajes que constituem os pavimentos dos edifiacutecios soacute satildeo

dimensionadas para cargas verticais perpendiculares ao seu plano meacutedio sendo a resistecircncia

agraves accedilotildees horizontais garantida pelo esqueleto estrutural dos pilares e das vigas

411 Dimensionamento

O dimensionamento das lajes foi feito a partir dos esforccedilos envolventes de caacutelculo

determinados nas duas direccedilotildees principais para as combinaccedilotildees de accedilotildees mais desfavoraacuteveis

dos estados limites uacuteltimos

Os eixos principais das lajes satildeo os indicados na Figura 41

Figura 41 - Eixos Locais das Lajes

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

34

Os esforccedilos finais dos momentos de caacutelculo foram obtidos a partir dos seguintes criteacuterios

de combinaccedilatildeo

M11 ge 0 M+

Ed11 = M11 + |M12|

M11 lt 0 M-Ed11 = M11 - |M12|

M22 ge 0 M+

Ed22 = M22 + |M12|

M22 lt 0 M-Ed22 = M22 - |M12|

412 Lajes da Cobertura

4121 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Flexatildeo

Nas figuras seguintes satildeo indicados os momentos positivos e negativos para as

combinaccedilotildees envolventes mais desfavoraacuteveis das lajes da cobertura determinados no modelo

desenvolvido no ˝SAP2000˝

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 42 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 35

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Para as armaduras de flexatildeo respeitaram-se os criteacuterios de dimensionamento indicados na

Memoacuteria Descritiva

O Quadro 41 indica todos os paracircmetros e expressotildees necessaacuterias ao dimensionamento das

lajes do Edifiacutecio

Figura 43 - M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 44 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

36

Materiais

Armaduras de Flexatildeo Principais Armaduras de Distribuiccedilatildeo C2530

fck = 25 Mpa

b = 1m

h = 016 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 3 cm

d = 013 m

Lajes Combinaccedilotildees MEd

[kNmm] μ

ω Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras 02 As

[cm2m]

Asadotadodist

[cm2m]

Armaduras

L11 Env_ELU

M11Ed+ 3 0011 0011 053 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -15 0005 0005 027 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 25 0009 0009 044 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -5 0018 0018 089 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

L12 Env_ELU

M11Ed+ 8 0028 0029 144 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -5 0018 0018 089 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

L13 Env_ELU

M11Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -2 0007 0007 036 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -65 0023 0023 116 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

L14 Env_ELU

M11Ed+ 8 0028 0029 144 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -7 0025 0025 125 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

Quadro 41 - Armaduras de Flexatildeo das Lajes da Cobertura

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 37

4122 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Esforccedilo Transverso

O dimensionamento ao esforccedilo transverso das lajes da cobertura foi realizado com base

nos esforccedilos envolventes mais condicionantes tendo em a conta a resistecircncia do betatildeo ao

corte

Esforccedilos de Caacutelculo V23 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

O Quadro 42 resume as verificaccedilotildees realizadas para o esforccedilo transverso

Figura 45 - V23 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Transversos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

38

4123 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo de Fendilhaccedilatildeo

Em lajes com traccedilotildees axiais pouco significativas dispensa-se a verificaccedilatildeo da fendilhaccedilatildeo

4124 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo de Deformaccedilatildeo

As deformaccedilotildees maacuteximas em todas as lajes da cobertura satildeo inferiores agrave deformaccedilatildeo

admissiacutevel (δ lt L250)

413 Laje Teacuterrea

4131 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Flexatildeo

Os esforccedilos de caacutelculo para a determinaccedilatildeo das armaduras de flexatildeo satildeo os indicados nas

Figuras 46 a 48

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck =25 Mpa

b = 1m

h = 016 m

A500

fyk = 500Mpa

Rec= 3 cm

d = 013 m

Lajes Combinaccedilatildeo VEd

[kN] CRdc k ρ1 k1 σcp νmin

VRdc

[kN] Obs

L11 Env_ELU VEd23

+ 14 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -7 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

L12 Env_ELU VEd23

+ 41 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -33 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

L13 Env_ELU VEd23

+ 38 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -30 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

L14 Env_ELU

VEd23+ 25 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -11 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

Quadro 42 - Verificaccedilatildeo de Esforccedilo Transverso das Lajes da Cobertura

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 39

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 46 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 47 - M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

40

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

No Quadro 43 resume-se o dimensionamento da laje teacuterrea

Figura 48 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 41

Materiais

Armaduras de Flexatildeo Principais Armaduras de Distribuiccedilatildeo C2530

fck = 25 Mpa

b = 1 m

h = 015 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 011 m

Lajes Combinaccedilotildees MEd

[kNm] 120641

120654

Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras 02 As

[cm2m]

Asadotadodist

[cm2m]

Armaduras

LT1 Env_ELU

M11Ed+ 5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

M11Ed- -5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

M22Ed+ 5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

M22Ed- -5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

Quadro 43 - Armaduras de Flexatildeo da Laje Teacuterrea

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

42

4132 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Esforccedilo Transverso

As figuras seguintes representam os diagramas das envolventes mais desfavoraacuteveis do

esforccedilo transverso empregues na verificaccedilatildeo de seguranccedila das lajes

Esforccedilos de Caacutelculo V23 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo V13 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

No Quadro 44 eacute feita a verificaccedilatildeo de seguranccedila da laje ao esforccedilo transverso

Figura 410 - V13 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Eforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Eforccedilos Transversos Negativos

Figura 49 - V23 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Eforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Eforccedilos Transversos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 43

Platibandas 42

421 Dimensionamento

O dimensionamento foi realizado tendo-se considerado os momentos fletores M11 M22 e

M12 e os esforccedilos axiais F11 e F22 de caacutelculo tendo as armaduras sido calculadas com recurso

ao ˝GaLa Reinforcement˝ a partir de aacutebacos de flexatildeo composta

A Figura 411 indica os eixos das lajes das platibandas

422 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Verticais e Horizontais

Nas Figuras seguintes estatildeo indicados esforccedilos das combinaccedilotildees envolventes maacuteximas e

miacutenimas de caacutelculo

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 1 m

h = 015 m

A500

fyk= 500Mpa

Rec= 4 cm

d = 011 m

Lajes Combinaccedilatildeo VEd

[kN] CRdc k ρ1 k1 σcp νmin

VRdc

[kN] Obs

LT1 Env_ELU VEd23

+ 23 012 2 0001 015 0 049 544 Verifica

VEd23- -13 012 2 0001 015 0 049 544 Verifica

Quadro 44 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila ao Esforccedilo Transverso da Laje Teacuterrea

Figura 411 - Eixos Locais das Platibandas

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

Alccedilado Tardoz Alccedilado Esquerdo

Alccedilado Direito Alccedilado Frontal

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

44

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 412 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 413 ndash M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 414 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 45

Esforccedilos de Caacutelculo F11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo F22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Armaduras horizontais e verticais

Na Figura 417 indica-se as armaduras resultantes dos caacutelculos efetuados

Figura 415 - F11 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 416 - F22 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 417 - Corte Transversal Tipo das Platibandas

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

46

423 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo da Fendilhaccedilatildeo

A fendilhaccedilatildeo foi tambeacutem analisada tendo-se constatado que as aberturas satildeo inferiores aos

maacuteximos regulamentares

Muros 43

431 Dimensionamento

O dimensionamento das paredes dos muros foi feito aos Estados Limites Uacuteltimos e de

Utilizaccedilatildeo tendo-se considerado os momentos fletores M11 M22 e M12 e os esforccedilos axiais F11

e F22 de caacutelculo

Na Figura 418 indica-se os eixos locais dos muros da cave

432 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Verticais e Horizontais

Nas Figuras 419 a 423 estatildeo indicados os esforccedilos das combinaccedilotildees envolventes maacuteximas

e miacutenimas necessaacuterios no caacutelculo das armaduras dos muros da cave

Figura 418 - Eixos Locais dos Muros da Cave

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

Alccedilado Esquerdo Alccedilado Tardoz

Alccedilado Direito Alccedilado Frontal

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 47

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

a)

b)

Figura 419 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 421 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 420 - M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

48

Esforccedilos de Caacutelculo F11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

Esforccedilos de Caacutelculo F22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Dimensionamento Orgacircnico

As paredes dos muros comportam-se como vigas-paredes e as armaduras satildeo as indicadas

na Figura 424

a) b)

Figura 423 - F22 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 422 - F11 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 424 - Identificaccedilatildeo das armaduras dos muros

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 49

Simbologia

As aacutereas das armaduras horizontais e verticais dos muros foram calculadas

independentemente nas duas direccedilotildees a partir dos esforccedilos de caacutelculo F11 + M11 e F22 + M22

tal como mostram os aacutebacos das Figuras 425 a 428

Muros do Alccedilado Frontal

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

Armaduras Muros do Alccedilado Lateral Direito

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

ndash Armaduras horizontais superiores e inferiores

ndash Armaduras horizontais

ndash Armaduras verticais

Figura 425 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Frontal

Figura 426 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Lateral Direito

B A+C

B A+C

A

B

C

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

50

Muros do Alccedilado Lateral Esquerdo

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

Muros do Alccedilado Tardoz

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

No Quadro 45 indica-se um quadro resumo das armaduras dos muros

Figura 427 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Lateral Esquerdo

Figura 428 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Tardoz

B

B

A+C

A+C

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 51

Quadro 45 - Armaduras dos Muros

Materiais

Armaduras

Armaduras C2530

fck = 25Mpa

b = 012 m

h = 11 m

A500

fyk =500Mpa

Rec = 4cm

d = 181m

Secccedilotildees Faces

Esforccedilos

de

Caacutelculo

Ashmin

[cm2m]

Ashadotada

[cm2m]

Armaduras

Esforccedilos

de

Caacutelculo

Asvmin

[cm2m]

Asv adotada

[cm2m] Armaduras

Alccedilado

Frontal

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

Alccedilado

Lateral

Direito

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

Alccedilado

Esquerdo

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

Alccedilado

Tardoz

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

433 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Transversais

As figuras seguintes representam os diagramas de esforccedilos transversos mais desfavoraacuteveis

de todos os muros na verificaccedilatildeo ao esforccedilo transverso

Esforccedilos de Caacutelculo V23 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 429 - V23 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Transversos Negativos

B A+C

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

52

Esforccedilos de Caacutelculo V13 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

O Quadro seguinte apresenta a verificaccedilatildeo do esforccedilo transverso resistente maacuteximo das

paredes dos muros

Quadro 46 - Verificaccedilatildeo do Esforccedilo Transverso Resistente Maacuteximo

Materiais

Esforccedilo Transverso Resistente Maacuteximo

C2530

fck= 25 Mpa

b = 025m

h= 185 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 181 m

Muros Combinaccedilatildeo VEd

[kN] acw ν

θ [deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

p1 ENV_ELU 70 1 054 45 1833 Verifica

Na Figura 431 indica-se as armaduras adotadas na secccedilatildeo das paredes dos muros

Figura 431 - Armaduras das Paredes

Figura 430 - V13 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Transversos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 53

434 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo da Fendilhaccedilatildeo

O controlo da fendilhaccedilatildeo foi realizado atraveacutes do programa ˝Gala Reinforcement˝ tendo-

se determinado as dimensotildees maacuteximas das fendas com base nos esforccedilos mais

condicionantes

Em que

es ndash extensatildeo meacutedia dos varotildees

ec ndash extensatildeo do betatildeo

Srm ndash espaccedilamento meacutedio entre fendas

Wm ndash espessura meacutedia das aberturas ao eixo dos varotildees

Wk ndash espessura de caacutelculo das aberturas ao eixo dos varotildees

Ws ndash espessura de caacutelculo das aberturas agrave face da secccedilatildeo

Vigas da Cobertura 44

441 Dimensionamento

O dimensionamento orgacircnico foi realizado a partir de folhas de caacutelculo em ˝Excel˝

recorrendo tambeacutem ao software ˝Gala Reinforcement˝ com base nos esforccedilos de caacutelculo

A Figura 433 indica os eixos locais das vigas

Figura 432 - Controlo de Fendilhaccedilatildeo nos Muros (025 m x 185 m)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

54

442 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Flexatildeo

O dimensionamento em relaccedilatildeo ao estado limite uacuteltimo de flexatildeo de todas as vigas estaacute

resumido no Quadro 47

Na Figura 434 representa-se os diagramas dos momentos fletores referentes agraves

envolventes das combinaccedilotildees de accedilotildees mais desfavoraacuteveis

Figura 434 - Envolvente dos Momentos Fletores das Vigas da Cobertura

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

Figura 433 - Eixos Locais das Vigas

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 55

Materiais

Armaduras de Flexatildeo das Vigas da Cobertura C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Combinaccedilatildeo

MEd

[kNm] μ ω

Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras

V11 385

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-4709 00216 00219 166 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1539 00071 00071 054 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -4858 00223 00226 171 268 84 339 3ϕ12

V121 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-7596 00349 00355 269 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1763 00081 00081 062 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5770 00265 00269 204 268 84 339 3ϕ12

V122 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6023 00277 00280 213 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1229 00099 00100 076 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5770 00284 00288 218 268 84 339 3ϕ12

V123 385

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6023 00277 00280 213 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1027 00047 00047 036 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7846 00360 00367 279 268 84 339 3ϕ12

V131 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-5766 00265 00268 204 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1828 00084 00084 064 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7890 00362 00369 280 268 84 339 3ϕ12

V132 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6177 00284 00288 218 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1262 00058 00058 044 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5766 00265 00268 204 268 84 339 3ϕ12

V133 385

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-8000 00367 00374 284 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 2164 00099 00100 076 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -6177 00284 00288 218 268 84 339 3ϕ12

Quadro 47 - Vigas da Cobertura ndash Armaduras de Flexatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

56

Materiais

Armaduras de Flexatildeo das Vigas da Cobertura C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Combinaccedilatildeo

MEd

[kNm] μ ω

Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras

V141 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-9032 00415 00424 322 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1929 00089 00089 068 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7213 00331 00337 256 268 84 339 3ϕ12

V142 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-7213 00331 00337 256 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1930 00089 00089 068 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -9120 00419 00428 325 268 84 339 3ϕ12

V15 796

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6028 00277 00281 213 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 9169 00421 00430 327 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5622 00258 00262 199 268 84 339 3ϕ12

V161 796

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-11961 00549 00565 429 268 84 452 4ϕ12

12Vatildeo 9150 00420 00429 326 268 84 452 4ϕ12

Apoio Direito -5176 00238 00241 183 268 84 452 4ϕ12

V162 241

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-5694 00261 00265 201 268 84 452 4ϕ12

12Vatildeo -3294 00151 00152 116 268 84 452 4ϕ12

Apoio Direito -11961 00549 00565 429 268 84 452 4ϕ12

V171 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-7325 00336 00342 260 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1723 00079 00079 060 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -6465 00297 00301 229 268 84 339 3ϕ12

V172 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6465 00297 00301 229 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 961 00044 00044 034 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5271 00242 00245 186 268 84 339 3ϕ12

V173 241

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-5271 00242 00245 186 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 502 00023 00023 018 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7007 00322 00327 248 268 84 339 3ϕ12

Quadro 47 - Vigas da Cobertura ndash Armaduras de Flexatildeo (cont)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 57

443 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Esforccedilo Transverso

O dimensionamento das armaduras de corte foi realizado com base na envolvente dos

esforccedilos transversos maacuteximos indicada na Figura 435 a partir de um conjunto de folhas de

caacutelculo em ˝Excel˝

Os resultados estatildeo indicados nos Quadros 48 e 49

Materiais

Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Comb

VEd

[kN]

acw ν θ

[deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

V11 385

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-4766 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 1522 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 4526 1 054 45 802 Verifica

V121 335

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6468 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo -2996 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6141 1 054 45 802 Verifica

V122 335

Apoio

Esquerdo ENV_

ELU

-5624 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2199 1 054 45 802 Verifica

Apoio Direito 5553 1 054 45 802 Verifica

V123 385

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6093 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2494 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 7081 1 054 45 802 Verifica

Quadro 48 - Dimensionamento ao Esforccedilo Transverso das Vigas da Cobertura

Figura 435 - Envolvente dos Esforccedilos Transversos das Vigas da Cobertura

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

58

Materiais

Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Comb

VEd

[kN]

acw ν θ

[deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

V131 335

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6129 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 3131 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6738 1 054 45 802 Verifica

V132 335

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-647 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2234 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 5427 1 054 45 802 Verifica

V133 385

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-7593 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 1998 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6288 1 054 45 802 Verifica

V141 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-7895 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2203 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 7624 1 054 45 802 Verifica

V142 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-7592 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2305 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 7927 1 054 45 802 Verifica

V15 796

Apoio

Esquerdo ENV_

ELU

-5985 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo -693 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6202 1 054 45 802 Verifica

V161 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-10117 1 054 46 802 Verifica

12Vatildeo -10996 1 054 47 802 Verifica

Apo Direito 6350 1 054 48 802 Verifica

V162 241

Ap Esquerdo ENV_

ELU

5268 1 054 49 802 Verifica

12Vatildeo -684 1 054 50 802 Verifica

Ap Direito 8788 1 054 51 802 Verifica

V171 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6557 1 054 52 802 Verifica

12Vatildeo -1933 1 054 53 802 Verifica

Ap Direito 6997 1 054 54 802 Verifica

V172 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6399 1 054 55 802 Verifica

12Vatildeo -1365 1 054 56 802 Verifica

Ap Direito 4762 1 054 57 802 Verifica

V173 241

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6328 1 054 58 802 Verifica

12Vatildeo -4398 1 054 59 802 Verifica

Ap Direito 6576 1 054 60 802 Verifica

Quadro 48 - Dimensionamento ao Esforccedilo Transverso das Vigas da Cobertura (cont)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 59

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas Secccedilotildees Combinaccedilatildeo ρwmin

min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m] max

swA

s

[cm2m]

sw

adoptado

A

s

[cm2m]

Nordm

Ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m)]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

slmaacutex

[mm]

stmaacutex

[mm] Estribos

V11

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 185 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 059 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 175 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V121

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 250 3105 250 2 13 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 116 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 238 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V122

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 218 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 085 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 215 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V123

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 236 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 097 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 274 3105 274 2 14 201 495 495 ϕ8025

V131

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 237 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 121 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 261 3105 261 2 13 201 495 495 ϕ8025

V132

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 251 3105 251 2 13 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 087 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 210 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V133

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 294 3105 294 2 15 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 077 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 243 3105 243 2 12 201 495 495 ϕ8025

Quadro 49 - Armaduras de Esforccedilo Transverso nas Vigas da Cobertura

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

60

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck= 25 Mpa

b= 03 m

h= 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas Secccedilotildees Combinaccedilatildeo ρwmin min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m]

max

swA

s

[cm2m

]

sw

adoptado

A

s

[cm2m]

Nordm

ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m

]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

slmaacutex

[mm]

stmaacutex

[mm] Estribos

V141

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 306 3105 306 2 15 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 085 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 295 3105 295 2 15 201 495 495 ϕ8025

V142

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 294 3105 294 2 15 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 089 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 307 3105 307 2 15 201 495 495 ϕ8025

V15

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 232 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 027 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 240 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V161

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 406 3105 406 2 20 251 495 495 ϕ802

12Vatildeo 00008 240 046 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 273 3105 273 2 14 201 495 495 ϕ8025

V162

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 235 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 032 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 420 3105 420 2 21 251 495 495 ϕ8025

V171

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 325 3105 325 2 16 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 099 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 373 3105 373 2 19 201 495 495 ϕ8025

V172

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 354 3105 354 2 18 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 078 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 284 3105 284 2 14 201 495 495 ϕ8025

Quadro 49 - Armaduras de Esforccedilo Transverso nas Vigas da Cobertura (cont)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 61

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4cm

d = 066 m

Vigas Secccedilotildees Combinaccedilatildeo ρwmin

min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m]

max

swA

s

[cm2m]

sw

adoptado

A

s

[cm2m]

nordm ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

slmaacutex

[mm]

stmaacutex

[mm]

Estribos

V173

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 392 3105 392 2 20 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 283 3105 283 2 14 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 441 3105 441 2 22 251 495 495 ϕ8025

Quadro 49 - Armaduras de Esforccedilo Transverso nas Vigas da Cobertura (cont)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

62

444 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo - Fendilhaccedilatildeo

O dimensionamento aos estados limites de fendilhaccedilatildeo foi efetuado aplicando os criteacuterios

do EC2 atraveacutes de uma folha de caacutelculo em ˝Excel˝ e recorrendo tambeacutem ao software ˝Gala

Reinforcement˝

Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo

Materiais

Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo C2530

fck = 25 Mpa

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

Viga Combinaccedilatildeo fcteff

[MPa] kc k

Act

[cm2m]

Asmins

[cm2m]

V030mx070m ENV_ELU 26 04 1 1050 218

Conclusatildeo Todas as armaduras longitudinais das vigas da cobertura tecircm armaduras

superiores agrave armadura miacutenima de fendilhaccedilatildeo

Espaccedilamentos Maacuteximos dos Varotildees

O limite maacuteximo de abertura de fendas wmax natildeo pode ser superior a 03 mm uma vez que

todas as vigas satildeo da classe de exposiccedilatildeo XC2

A verificaccedilatildeo das aberturas das fendas foi realizada nas secccedilotildees dos apoios das vigas

Na Figura 436 estaacute indicada a verificaccedilatildeo para a secccedilatildeo mais desfavoraacutevel de uma das

vigas tendo-se verificado que a abertura maacutexima eacute de 0279 mm inferior ao valor maacuteximo

admissiacutevel

445 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Deformaccedilatildeo

Uma vez que as vigas foram dimensionadas de modo a satisfazerem os limites vatildeoaltura

de acordo com o EC2 considera-se que as flechas natildeo excedem os limites estabelecidos

Quadro 410 - Vigas de Coberturas - Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo

Figura 436 - Estado Limite de Fendilhaccedilatildeo na Secccedilatildeo do Apoio de uma das Vigas

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 63

Nota Em relaccedilatildeo agraves vigas de fundaccedilatildeo do Edifiacutecio o dimensionamento encontra-se no Anexo I

Pilares 45

451 Dimensionamento

Os pilares foram dimensionados a partir da anaacutelise direta dos ficheiros de resultados dos

esforccedilos NEdx + MEy + MEdz para as combinaccedilotildees mais desfavoraacuteveis determinados no

˝SAP2000˝ em relaccedilatildeo aos estados limites uacuteltimos

O dimensionamento orgacircnico foi feito com recurso agraves expressotildees das secccedilotildees sujeitas agrave

flexatildeo desviada com compressatildeo e ou traccedilatildeo a partir do software ˝Gala Reinforcement˝

considerando para os materiais o betatildeo da classe C2530 e o accedilo das armaduras ordinaacuterias

A500NR

De modo a facilitar o dimensionamento dos pilares criaram-se diferentes grupos com base

nos esforccedilos da mesma ordem de grandeza

a)

b)

Pilares Grupos

Secccedilotildees

[m x m] h

[m] a b

P11

A

035 035 185

P12 035 035 185

P13 035 035 185

P14 035 035 185

P15

B

035 035 185

P16 035 035 185

P17 035 035 185

P18 035 035 185

P19 C

035 035 185

P110 035 035 185

P111 D

035 035 185

P112 035 035 185

Figura 437 - Identificaccedilatildeo dos Grupos de Pilares ndash a) Vista em 3D b) Vista em Planta

Quadro 411 - Grupos e Geometria dos Pilares

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

64

452 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Longitudinais

O dimensionamento foi realizado de modo a verificar se os esforccedilos de caacutelculo para as

combinaccedilotildees de accedilotildees dos estados limites uacuteltimos mais condicionantes eram inferiores agrave

capacidade resistente das secccedilotildees previamente arbitradas (geometria e armaduras)

Os quadros e graacuteficos seguintes resumem o estudo das secccedilotildees dos diferentes grupos de

pilares a partir dos esforccedilos determinados no ˝SAP2000˝ tendo-se recorrido ao ˝Gala

Reinforcement˝ e tambeacutem a folhas elaboradas em ˝Excel˝ para as diferentes verificaccedilotildees

Pilares do Grupo A

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

Quadro 413 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo A

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 1587 kN (Compressatildeo)

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 2315 kN (Compressatildeo)

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wxx2) -15870 4007 1825

ELUT+

(Wy2) -23154 1643 712

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armadura

adotada

035 m x 035 m 245 905 49 8ϕ12

Figura 438 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N= - 1587 kN b) N= - 2315 kN

Quadro 412 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo A

Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 65

Pilares do Grupo B

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

Quadro 415 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo B

Pilares do Grupo C

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 804 kN (Compressatildeo)

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wxx1) -8040 -2080 3922

ELUT+(Wyy1) -10220 -3626 -3583

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armadura

adotada

035 m x 035 m 245 905 49 8ϕ12

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wyy1) -14467 -1189 1836

ELUE1y -10730 7014 1452

Quadro 414 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo B

Figura 439 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 804 kN b) N = - 1022 kN

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100M

z

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 1022 kN (Compressatildeo)

Quadro 416 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo C

Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

66

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

Quadro 417 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo C

Pilares do Grupo D

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armadura

adotada

035 m x 035 m 245 1257 49 4ϕ16+4ϕ12

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wyy1) -11142 -1273 -2928

ELUE1y -9015 1804 937

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 1073 kN (Compressatildeo)

Quadro 418 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo D

Figura 441 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 11142 kN b) N = - 9015 kN

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 mx 035m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 11142 kN (Compressatildeo)

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 mx 035m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 9015 kN (Compressatildeo)

-80

-40

0

40

80

-80 -40 0 40 80

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 14467 kN (Compressatildeo)

Figura 440 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 14467 kN b) N = - 1073 kN

Capacidade

Resistente Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 67

Quadro 419 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo D

Nota As armaduras consideradas para todos os pilares verificam a seguranccedila aos estados

limites uacuteltimos de flexatildeo composta

453 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Transversais (Cintas)

A partir dos esforccedilos transversos maacuteximos das combinaccedilotildees dos estados limites uacuteltimos

foram realizados os caacutelculos para o dimensionamento das armaduras transversais de acordo

com os elementos indicados nos Quadros 420 e 421

Quadro 420 - Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo

Materiais Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo

C2530

fck = 25 Mpa

b = 035 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

Pilares Secccedilotildees

VEdy

[kN]

VEdz

[kN]

acw ν θ [deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

PA 035m x 035m 2348 4087 1 054 45 439 Verifica

PB 035m x 035m 3741 3851 1 054 45 439 Verifica

PC 035m x 035m 1739 1301 1 054 45 439 Verifica

PD 035m x 035m 4596 3133 1 054 45 439 Verifica

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armaduras

adotadas

035 m x 035 m 245 1257 49 4ϕ16+4ϕ12

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

68

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4cm

Grupos

de Pilares Secccedilotildees

ρwmin

min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m]

max

swA

s

[cm2m]

[cm2m]

Nordm

Ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

sclmaacutex

[mm] Estribos

PA 035m x 035m 00008 280 337 3623 337 2 17 335 160 ϕ8015

PB 035m x 035m 00008 280 319 3623 319 2 16 335 160 ϕ8015

PC 035m x 035m 00008 280 154 3623 154 2 14 335 160 ϕ8015

PD 035m x 035m 00008 280 421 3623 421 2 21 335 160 ϕ8015

A Figura 442 representa a pormenorizaccedilatildeo das armaduras nos pilares

Quadro 421 - Cintas nos Pilares

Figura 442 - Armaduras nos Pilares

8ϕ12

Cintas ϕ8015

sw

adoptado

A

s

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 69

454 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo - Fendilhaccedilatildeo

Os estados limites de fendilhaccedilatildeo dos pilares foram analisados pelo ˝Gala Reinforcement˝

e tambeacutem em folhas de caacutelculo em ˝Excel˝

Armaduras Miacutenimas de Fendilhaccedilatildeo

Materiais

Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo C2530 fck= 25Mpa

A500 fyk= 500Mpa

Grupos

de

Pilares

fcteff

[MPa] kc k

Act

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

PA 26 04 1 613 127

PB 26 04 1 613 127

PC 26 04 1 613 127

PD 26 04 1 613 127

Nota Todas as armaduras longitudinais dos pilares tecircm uma armadura superior agrave armadura

miacutenima de fendilhaccedilatildeo verificando assim o estado limite de fendilhaccedilatildeo

Espaccedilamento Maacuteximos dos Varotildees

O limite maacuteximo de abertura de fendas wmax considerado foi de 03 mm uma vez que os

pilares da estrutura pertencem agrave classe de exposiccedilatildeo XC2

A verificaccedilatildeo das aberturas das fendas foi realizada nas secccedilotildees dos pilares conforme

indicado na Figura 442

Quadro 422 - Armaduras Miacutenimas de Fendilhaccedilatildeo dos Pilares

Figura 443 - Estado Limite de Fendilhaccedilatildeo nas Secccedilotildees dos Pilares

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

70

Sapatas 46

461 Dimensionamento

As sapatas foram calculadas segundo os criteacuterios gerais definidos na Memoacuteria Descritiva

De acordo com o que foi referido no preacute-dimensionamento os momentos fletores dos

pilares satildeo absorvidos diretamente pelas vigas de fundaccedilatildeo

As sapatas foram dimensionadas para as combinaccedilotildees raras e apenas para os esforccedilos

axiais provenientes da superestrutura a que se juntaram tambeacutem os pesos proacuteprios e da terra

sobre as sapatas

O caacutelculo das armaduras foi feito pelo Meacutetodo de Labelle a partir das seguintes expressotildees

462 Estados Limites Uacuteltimos ndash Resistecircncia agrave Rotura por Corte

Os Quadros 423 424 e 425 resumem todas verificaccedilotildees realizadas no caacutelculo das

sapatas

( )

8 ( )

tsd x osx bsd

syd syd

F A aA N

f B d f B

(Eq 41)

( )

8 ( )

tsd y osy bsd

syd syd

F B aA N

f B d f A

(Eq 42)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 71

Quadro 423 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila do Solo ndash Combinaccedilotildees Siacutesmicas

Sapatas

Betatildeo C2530

fcd = 167 Mpa

Accedilo A500

fyd = 435 Mpa Peso

de

Terra

[kN]

Peso

da

Sapata

[kN]

Combinaccedilatildeo Siacutesmica

Verificaccedilatildeo

Geometria Combinaccedilatildeo

Siacutesmica

A

[m]

B

[m]

H

[m]

H1

[m]

ao

[m]

bo

[m] Combinaccedilotildees

F3

[kN]

Nb

[kN] σsolo

[kNm2]

2σadm

[kNm2] σsolo le 2σadm Raacutecio

S11 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 10156 11847 7582 500 Verifica 015

S12 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 18417 20107 12868 500 Verifica 026

S13 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 19366 21056 13476 500 Verifica 027

S14 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 11036 12726 8145 500 Verifica 016

S15 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 16485 18175 11632 500 Verifica 023

S16 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 16372 18062 11560 500 Verifica 023

S17 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 10002 11692 7483 500 Verifica 015

S18 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 19535 21225 13584 500 Verifica 027

S19 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 25289 26980 17267 500 Verifica 035

S110 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 14129 15819 10124 500 Verifica 020

S21 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 4341 6032 3860 500 Verifica 008

S22 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 7219 8909 5702 500 Verifica 011

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

72

Quadro 424 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila do Solo ndash Combinaccedilotildees Raras

Sapatas

Betatildeo C2530

fcd = 167 MPa

Accedilo A500

fyd = 435 MPa Peso

de

Terra

[kN]

Peso

das

Sapata

s

[kN]

Combinaccedilatildeo Rara Verificaccedilatildeo

Geometria Combinaccedilatildeo Rara

A

[m]

B

[m]

H

[m]

H1

[m]

ao

[m]

bo

[m] Combinaccedilotildees

F3

[kN]

Nb

[kN]

σsolo

[kNm2]

σadm

[kNm2]

σsolole σadm Raacutecio

S11 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wxx1) 12505 14196 9085 250 Verifica 036

S12 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wyy1) 18620 20310 12999 250 Verifica 052

S13 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wyy1) 19575 21265 13610 250 Verifica 054

S14 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wyy1) 13704 15394 9852 250 Verifica 039

S15 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wxx1) 16775 18465 11817 250 Verifica 047

S16 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wyy1) 16850 18540 11865 250 Verifica 047

S17 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wy1) 12393 14083 9013 250 Verifica 036

S18 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wx1) 19613 21303 13634 250 Verifica 055

S19 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wyy1) 27681 29371 18797 250 Verifica 075

S110 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_Wx1(T-) 14548 16238 10393 250 Verifica 042

S111 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T+(Wy1) 6943 8634 5525 250 Verifica 022

S112 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T+(Wy1) 11365 13055 8355 250 Verifica 033

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 73

Sapatas

Peso

das

Sapatas

[kN]

Peso

de

Terra

[kN]

Esforccedilos da Estrutura Armaduras Direccedilatildeo X Armaduras Direccedilatildeo Y

Combinaccedilatildeo

Siacutesmica

Combinaccedilatildeo

Fundamental

Comb

Siacutesmica

Comb

Fund ArmX

Comb

Siacutesmica

Comb

Fund ArmY

Comb

(ELU)

F3

[kN]

Nbsd

[kN]

Comb

(ELU)

F3

[kN]

Nbsd

[kN]

Asxcalculo

[cm2m]

Asxcalculo

[cm2m]

Asy calculo

[cm2m]

Asy calculo

[cm2m]

S11 1172 518 E1x 10156 11847 T-(Wxx1) 17666 19357 091 148 ϕ12015 091 148 ϕ12015

S12 1172 518 E1x 18417 19588 SC1+SC2

(T+)

25289 26980 150 207 ϕ12015 150 207 ϕ12015

S13 1172 518 E1x 19366 20538 SC1+SC2

(T+)

25289 26980 157 207 ϕ12015 157 207 ϕ12015

S14 1172 518 E1x 11036 12208 T-(Wyy1) 19305 20996 094 161 ϕ12015 094 161 ϕ12015

S15 1172 518 E1x 16485 17657 SC1+SC2

(T+)

22669 24359 135 187 ϕ12015 135 187 ϕ12015

S16 1172 518 E1x 16372 17544 SC1+SC2

(T+)

22832 24523 134 188 ϕ12015 134 188 ϕ12015

S17 1172 518 E1x 10002 11174 T-(Wy1) 17664 19354 086 148 ϕ12015 086 148 ϕ12015

S18 1172 518 E1x 19535 20707 SC1+SC2

(T+)

26381 28071 159 215 ϕ12015 159 215 ϕ12015

S19 1172 518 E1x 25289 26461 T-(Wyy1) 37752 39442 203 302 ϕ12015 203 302 ϕ12015

S110 1172 518 E1x 14129 15301 SC2

(Wx1T-)

19716 21406 117 164 ϕ12015 117 164 ϕ12015

S111 1172 518 E1x 4341 5513 T+(Wy1) 10247 11937 042 091 ϕ12015 042 091 ϕ12015

S112 1172 518 E1x 7219 8390 T+(Wy1) 16327 18017 064 138 ϕ12015 064 138 ϕ12015

Quadro 425 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila das Sapatas

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

75

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

O dimensionamento da estrutura do piso metaacutelico consistiu na verificaccedilatildeo de seguranccedila

dos pilares e das vigas que formam esta estrutura a partir dos esforccedilos de caacutelculo

determinados no ˝SAP2000˝

Foram realizadas todas as verificaccedilotildees de seguranccedila para as secccedilotildees transversais e para os

elementos conforme o EC3

Recorreu-se tambeacutem ao programa ˝SemiComp˝ e a folhas de caacutelculo em ˝Excel˝ de modo

a comparar os resultados obtidos nas diversas verificaccedilotildees

O piso metaacutelico eacute constituiacutedo por um esqueleto formado por pilares e vigas principais com

perfis IPE100 e vigas secundaacuterias cujos perfis satildeo T50x6

Todo este conjunto estaacute ligado por um pavimento em accedilo em chapa xadrez 57 mm

Dimensionamento 51

511 Caracteriacutesticas Geomeacutetricas e Propriedades das Secccedilotildees Transversais

A verificaccedilatildeo da resistecircncia das secccedilotildees foi realizada a partir das caracteriacutesticas

geomeacutetricas dos perfis com base nas informaccedilotildees recolhidas na tabela de perfis laminados da

˝Arbed˝

Nos Quadros 51 e 52 indicam-se as carateriacutesticas geomeacutetricas dos perfis metaacutelicos

utilizados

Figura 51 - Vista em 3D do Piso Metaacutelico

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

76

Quadro 51 - Propriedades e Caracteriacutesticas Geomeacutetricas - Perfil IPE 100

fy

[MPa]

E

[MPa]

G

[kgm]

L

[m]

h

[mm]

b

[mm]

tw

[mm]

tf

[mm]

A

[mm2]

r

[mm]

235 210 81 168 100 55 41 57 1032 7

Eixo de Maior ineacutercia y-y Eixo de Menor Ineacutercia z-z Iy

[cm4]

Wely

[cm3]

Wply

[cm3]

iy

[cm]

Avz

[cm2]

Iz

[cm4]

Welz

[cm3]

Wplz

[cm3]

iz

[cm]

Avy

[cm2]

It

[cm4]

Iw

[cm6]

171 342 3941 407 508 1592 579 915 124 508 12 350

Quadro 52 - Propriedades e Carateriacutesticas Geomeacutetricas - Perfil T50x6

fy

[MPa]

E

[MPa]

G

[kgm]

L

[m]

h

[mm]

b

[mm]

s = t

[mm]

r

[mm]

A

[mm2]

235 210 444 06 50 50 6 6 564

Eixo x-x Eixo y-y

_ Ix

[cm4]

IxVx

[cm3]

ix

[cm]

Iy

[cm4]

IyVy

[cm3]

iy

[cm]

121 336 146 606 242 103

512 Classificaccedilatildeo da Classe das Secccedilotildees Transversais

Os Quadros 53 e 54 referem todos os passos empregues na classificaccedilatildeo das classes das

secccedilotildees transversais

Material Classificaccedilatildeo do Banzo Classificaccedilatildeo da Alma Classe agrave

Flexatildeo

+ Compressatildeo Accedilo S235 JR

fy = 235 MPa

ɛ= 1

c

[mm] c tf 9 ɛ

c

[mm] c tw 33 ɛ

1845 32 9 Banzo da

Classe 1 746 182 33

Alma da

Classe 1 1

Quadro 54 - Classificaccedilatildeo das Secccedilotildees do Perfil T50 x 6

Material Classificaccedilatildeo do Banzo Classificaccedilatildeo da Alma Classe agrave

Flexatildeo Accedilo 235 JR

fy = 235 MPa

ɛ= 1

c

[mm] c t 9 ɛ

c

[mm] c t 33 ɛ

16 27 10 Banzo da

Classe 1 38 63 33

Alma da

Classe 1 1

Quadro 53 - Classificaccedilatildeo das Secccedilotildees do Perfil IPE 100

f

c9 ε

t

w

c33 ε

t

f

c9 ε

t

w

c33 ε

t

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 77

Dimensionamento das Secccedilotildees Transversais e dos Elementos dos Pilares e das 52

Vigas

Os elementos que constituem os pilares e as vigas foram dimensionados recorrendo aos

processos indicados no Quadro 55

Quadro 55 - Processos utilizados no dimensionamento da Estrutura Metaacutelica

Processos de Caacutelculo Resistecircncia das Secccedilotildees

Transversais

Resistecircncia dos

Elementos

1 ndash Folha de Caacutelculo

em ˝Excel˝

Esforccedilo Axial de Compressatildeo

Momento Fletor e Esforccedilo

Transverso

Flexatildeo Composta

Flexatildeo Desviada

Flexatildeo Composta com

Esforccedilo Transverso

Encurvadura por

Compressatildeo

Encurvadura Lateral

Flexatildeo Composta

com Compressatildeo

2 ndash ˝SAP 2000˝

3 ndash ˝SemiComp˝

(+˝LTBeam˝)

4 ndash Comparaccedilatildeo dos

Resultados

Dimensionamento dos Pilares IPE 100 53

Estados Limites Uacuteltimos - Verificaccedilatildeo da Resistecircncia das Secccedilotildees e dos Elementos

mais solicitados

Foi realizada uma anaacutelise aos estados limites uacuteltimos dos perfis IPE100 que constituem os

montantes da estrutura metaacutelica tendo-se escolhido o pilar com maior raacutecio obtido no

programa de elementos finitos

No Quadro 56 apresentam-se os raacutecios de todos os pilares para a combinaccedilatildeo

condicionante dos estados limites uacuteltimos

Quadro 56 - Raacutecios dos Pilares

Nordm

Barra Perfil Tipo Combinaccedilotildees Raacutecio

537 IPE100 Pilar ELU 037

549 IPE100 Pilar ELU 034

528 IPE100 Pilar ELU 033

582 IPE100 Pilar ELU 032

534 IPE100 Pilar ELU 032

562 IPE100 Pilar ELU 030

552 IPE100 Pilar ELU 029

525 IPE100 Pilar ELU 028

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

78

Quadro 56 - Raacutecios dos Pilares (cont)

Nordm

Barra Perfil Tipo Combinaccedilotildees Raacutecio

585 IPE100 Pilar ELU 028

565 IPE100 Pilar ELU 026

513 IPE100 Pilar ELU 025

517 IPE100 Pilar ELU 025

515 IPE100 Pilar ELU 024

541 IPE100 Pilar ELU 022

545 IPE100 Pilar ELU 022

520 IPE100 Pilar ELU 022

532 IPE100 Pilar ELU 022

554 IPE100 Pilar ELU 022

539 IPE100 Pilar ELU 022

558 IPE100 Pilar ELU 021

533 IPE100 Pilar ELU 021

524 IPE100 Pilar ELU 021

504 IPE100 Pilar ELU 021

543 IPE100 Pilar ELU 021

522 IPE100 Pilar ELU 021

556 IPE100 Pilar ELU 021

502 IPE100 Pilar ELU 020

478 IPE100 Pilar ELU 020

490 IPE100 Pilar ELU 019

560 IPE100 Pilar ELU 019

547 IPE100 Pilar ELU 019

530 IPE100 Pilar ELU 019

506 IPE100 Pilar ELU 018

482 IPE100 Pilar ELU 017

480 IPE100 Pilar ELU 017

481 IPE100 Pilar ELU 017

487 IPE100 Pilar ELU 017

498 IPE100 Pilar ELU 017

580 IPE100 Pilar ELU 017

496 IPE100 Pilar ELU 016

493 IPE100 Pilar ELU 015

477 IPE100 Pilar ELU 015

574 IPE100 Pilar ELU 010

579 IPE100 Pilar ELU 008

567 IPE100 Pilar ELU 007

571 IPE100 Pilar ELU 007

569 IPE100 Pilar ELU 007

572 IPE100 Pilar ELU 006

483 IPE100 Pilar ELU 006

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 79

Esforccedilos de Caacutelculo para a combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel

Os esforccedilos de caacutelculo do pilar com maior raacutecio correspondente agrave combinaccedilatildeo mais

desfavoraacutevel estatildeo indicados na Figura 53 e no Quadro 57

Diagramas de Esforccedilos de Caacutelculo

NEd

[kN]

MyEd

[kNm]

MzEd

[kNm]

VyEd

[kN]

VzEd

[kN]

Quadro 57 - Esforccedilos de Caacutelculo mais desfavoraacuteveis na secccedilatildeo do Pilar

Esforccedilos Atuantes de Caacutelculo

NED

[kN]

MyED

[kNm]

MzED

[kNm]

VyEd

[kN]

VzEd

[kN]

-2676 -013 -012 -007 -008

Figura 53 - Diagramas de Esforccedilos de Caacutelculo

Figura 52 ndash Raacutecios de Dimensionamento da Combinaccedilatildeo mais condicionante do pilar IPE100

˝SAP 2000˝

Nordm

Barra Perfil Tipo Comb Raacutecio

537 IPE100 Pilar ELU 037

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

80

531 Processos de Caacutelculo

1ordm Processo - Dimensionamento pelas Folhas de Caacutelculo em ˝Excel˝

O dimensionamento em ˝Excel˝ permitiu proceder agraves seguintes verificaccedilotildees

Resistecircncia das Secccedilotildees Transversais

Quadro 58 ndash Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Axial de Compressatildeo

Quadro 59 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo

Quadro 510 - Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Transverso

Esforccedilo Transverso

Eixo y-y Eixo z-z Encurvadura por Esforccedilo

Transverso

VyEd

[kN]

VplyRd

[kN]

VzED

[kN]

VplzRd

[kN]

ɛ η

007 6892 0001 Verifica 008 6895 0001 Verifica 244 1 1 72 Verifica

Esforccedilo Axial de Compressatildeo

NED(-)

[kN]

NcRd

[kN]

2676 24252 011 Verifica

Momento Fletor

Eixo y-y Eixo z-z

MyED

[kNm]

Mplrdy

[kNm]

yEd

cyRd

M

M

yEd

cyRd

10M

M

MzED

[kNm]

MplzRd

[kNm]

zEd

czRd

M

M

zEd

czRd

10M

M

013 926 001 Verifica 012 215 013 Verifica

Ed

cRd

N

N

Ed

cRd

10N

N

yEd

cyRd

V

V

yEd

cyRd

10V

V

zEd

czRd

V

V

zEd

czRd

10V

V

w

w

h

t

ε72 times

η

w

w

h ε 72 times

t η

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 81

Quadro 511 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Composta (M+N)

Flexatildeo Composta (M+N)

Eixo y-y Eixo z-z

1ordf Condiccedilatildeo 2ordf Condiccedilatildeo

Natildeo eacute

necessaacuterio

minorar o

MplRd

Natildeo eacute

necessaacuterio

minorar o

MplRd

025NplRd NEd le 025 NplRd

6063 Verifica 4818 Verifica 9261 0014 Verifica 9635 Verifica 215 006 Verifica

Quadro 512 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Desviada

Flexatildeo Composta com Esforccedilo Transverso (M+N+V)

Eixo y-y Eixo z-z

ρy

1ordf Condiccedilatildeo 2ordf Condiccedilatildeo Natildeo eacute necessaacuterio

minorar o MplRd n le 020 05VRd VEd le 05VRd

Natildeo eacute necessaacuterio

minorar o MplRd

025 NRd NEd le 025 NRd 05VRd VEd le 05VRd MNVyRd le MplyRd MNVzRd le MplzRd

1 6063 Verifica 3446 Verifica 926 Verifica 3447 Verifica 215

Flexatildeo Desviada

α = 5n 1 yEd zEd

NyRd NzRd

M M

M M

yEd zEd

NyRd NzRd

10M M

M M

2 1 0056 Verifica

w w

M0

05 h t

w wEd

M0

05 h t

γN

NyRd plyRd=M M

yEd

NyRd

M

M

yEd 10

NyRd

M

M w w y

M0

h t

γ

f w w yEd

M0

h t

γ

fN

NzRd plzRd=M M

zEd

NzRd

M

M

zEd10

NzRd

M

M

Quadro 513 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Composta com Esforccedilo Transverso (M+N+V)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

82

Elementos Uniformes Comprimidos - Colunas

Curva de Encurvadura Encurvadura segundo o Eixo mais Resistente y-y Encurvadura segundo o Eixo menos Resistente z-z

h

b

tf

[mm]

Curva

eixo

y-y

Curva

eixo

z-z

βA λ1 αy Lcry λy y

y y 02y

NbyRd

[kN]

Ed

byRd

10N

N αz Lcrz λz

z

z z z 02

NbRdz

[kN]

Ed

bzRd

10N

N

18 57 a b 1 939 021 168 413 044 062 094 Verifica 2285 Verifica 034 168 1355 14 175 036 Verifica 8831 Verifica

Elementos Uniformes em Flexatildeo - Resistecircncia agrave Encurvadura

Encurvadura Lateral

Tipo de

diagrama de

Momentos em y

kz C1 Mcr

[kNm]

Wy

[cm3] LT

LT0

LT LT0

h

b

Curva de

Encurv

Lateral

αLT β LT LT

MbRdy

[kNm]

Ed

bRdy

10M

M

10 188 23 3941 064 04

Com risco de

bambeamento 182 b 034 075 070 090 832 Verifica

Quadro 514 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura por Compressatildeo

Quadro 515 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura Lateral

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 83

Resistecircncia do Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo ndash Colunas - Viga

Quadro 518 - Flexatildeo Composta com Compressatildeo

c) Flexatildeo Composta com Compressatildeo Colunas - Viga

Eq661 le 1

Eq662 le 1

012 001 0029 016 Verifica 030 0014 0048 037 Verifica

a) Caacutelculo dos Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes

a1) Cmy - Flexatildeo na direccedilatildeo do Eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo z-z

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de

Diagramas de

Momentos

Tipo de

Carga Ѱy Cmy

168 0 013 Linear Uniforme 0 06

a2) Cmz - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo z-z e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Lz

[m]

MEdzesq

[kNm]

MEdzdir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱz Cmz

168 0 012 Linear Uniforme 0 06

a3) CmLT - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱy CmLT

168 0 013 Linear Uniforme 0 06

b) Fatores de Interaccedilatildeo kij ndash Meacutetodo

Alternativo 2

kyy kyz kzy kzz

06 051 091 085

Ed

y

y

M1

A

χγ

N

f

yEd

yyply y

LTM1

k

χγ

M

W fzEd

yzplz y

M1

k timestimes

γ

M

W f

yEd zEdEdyy yz

ply plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA times times

χ χ timesγ γ γ

y y

y

M MN

f W f W f

Ed

y

z

M1

A

χγ

N

fyEd

zyply y

LTM1

k timestimes

χ timesγ

M

W fzEd

zzplz y

M1

k times

γ

M

W f

yEd zEdEdzy zz

ply y plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA

χ χγ γ γ

y

z

M MN

f W f W f

Quadro 517 - Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes Quadro 516 ndash Fatores de Interaccedilatildeo kij

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

84

2ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelo ˝SAP2000˝

Apresenta-se na Figura 54 os resultados do dimensionamento da folha de caacutelculo do

˝SAP2000˝ que inclui os seguintes itens

1 ndash Identificaccedilatildeo do nordm da barra perfil comprimento combinaccedilatildeo de accedilatildeo classe de secccedilatildeo

2 ndash Caracteriacutesticas e propriedades geomeacutetricas do perfil

3 ndash Esforccedilos de caacutelculo para a combinaccedilatildeo que conduz a um maior raacutecio

4 ndash Dimensionamento da secccedilatildeo agrave flexatildeo composta com compressatildeo

5 ndash Dimensionamento agrave encurvadura por compressatildeo

6 e 7 ndash Dimensionamento agrave encurvadura lateral

8 ndash Fatores de Interaccedilatildeo

1

2

3

4

5

Figura 54 - Folha de Dimensionamento do ˝SAP2000 ˝ para o Pilar IPE100 mais solicitado

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 85

3ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelo ˝SemiComp˝

Este software foi utilizado para a verificaccedilatildeo da secccedilatildeo mais esforccedilada e tambeacutem do

elemento agrave flexatildeo composta com compressatildeo conforme os resultados indicados nas Figuras

55 56 e 57

6

7

8

Figura 54 - Folha de Dimensionamento do ˝SAP2000 ˝ para o Pilar IPE100 mais solicitado (cont)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

86

Verificaccedilatildeo da Secccedilatildeo

Figura 55 - Folha de Caacutelculo do ˝SemiComp˝ - Verificaccedilatildeo da Secccedilatildeo Transversal

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 87

Verificaccedilatildeo do Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo

Figura 56 - Folha de Caacutelculo do ˝SemiComp˝ - Verificaccedilatildeo para o Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

88

Nota Para a utilizaccedilatildeo do software ˝SemiComp˝ foi necessaacuterio determinar previamente o

momento criacutetico tendo-se utilizado para esta finalidade o software ˝LTBeam˝ cujo

resultado estaacute indicado na Figura 57

532 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Verificaccedilatildeo de Seguranccedila aos Estados Limites de

Deformaccedilatildeo

A verificaccedilatildeo de seguranccedila aos estados limites de utilizaccedilatildeo foi determinada com base nos

deslocamentos horizontais nas direccedilotildees x e y determinados no ˝SAP2000˝

No Quadro 519 apresentam-se os deslocamentos maacuteximos e os valores admissiacuteveis para o

pilar mais condicionante

Quadro 519 - Deslocamento Horizontal Maacuteximo do Pilar

Elemento H300

[cm]

δx

[cm] δx le H300

δy

[cm] δy le H300

Pilar

IPE100 168300 = 056 0008 Verifica 0015 Verifica

A verificaccedilatildeo de seguranccedila aos estados limites de utilizaccedilatildeo foi realizada com base nos

deslocamentos horizontais nas direccedilotildees x e y determinados no ˝SAP2000˝

Figura 57 - Determinaccedilatildeo do Momento Critico - ˝LTBeam˝

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 89

52 Dimensionamento das Vigas IPE 100

Estados Limites Uacuteltimos - Verificaccedilatildeo da Resistecircncia das Secccedilotildees e dos Elementos

mais solicitados

No dimensionamento aos estados limites uacuteltimos das vigas dos perfis IPE100 foi escolhida

a viga com maior raacutecio para a combinaccedilatildeo mais condicionante

No Quadro 520 apresentam-se os raacutecios de todas as vigas para a combinaccedilatildeo desfavoraacutevel

dos estados limites uacuteltimos

Quadro 520 - Raacutecios das Vigas

Nordm Barra Perfil Tipo Combinaccedilotildees Raacutecios

623 IPE100 Viga ELU 038

622 IPE100 Viga ELU 037

188 IPE100 Viga ELU 037

150 IPE100 Viga ELU 036

148 IPE100 Viga ELU 036

187 IPE100 Viga ELU 035

162 IPE100 Viga ELU 035

175 IPE100 Viga ELU 035

189 IPE100 Viga ELU 035

186 IPE100 Viga ELU 034

174 IPE100 Viga ELU 034

161 IPE100 Viga ELU 033

163 IPE100 Viga ELU 033

176 IPE100 Viga ELU 033

173 IPE100 Viga ELU 032

160 IPE100 Viga ELU 032

201 IPE100 Viga ELU 029

200 IPE100 Viga ELU 029

202 IPE100 Viga ELU 028

199 IPE100 Viga ELU 028

140 IPE100 Viga ELU 020

139 IPE100 Viga ELU 020

178 IPE100 Viga ELU 019

177 IPE100 Viga ELU 019

165 IPE100 Viga ELU 018

164 IPE100 Viga ELU 018

781 IPE100 Viga ELU 018

780 IPE100 Viga ELU 018

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

90

Esforccedilos de Caacutelculo para a combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel

Na Figura 59 e no Quadro 521 apresentam-se os esforccedilos de caacutelculo da viga com maior

raacutecio correspondente agrave combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel

531 Diagramas de Esforccedilos de Caacutelculo

MyEd [kNm]

[k]

VzEd [kN]

Quadro 521 - Esforccedilos de Caacutelculo mais desfavoraacuteveis na secccedilatildeo da Viga

NED

[kN]

MyED

[kNm]

MzED

[kNm]

VyEd

[kN]

VzEd

[kN]

Sem

significado 337

Sem

significado

Sem

significado -1046

Figura 59 - Diagramas de Esforccedilos na Viga

Figura 58 - ˝SAP2000˝ - Raacutecios de Dimensionamento da Viga mais solicitada

Nordm

Barra Perfil Tipo Comb Raacutecio

623 IPE100 Viga ELU 038

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 91

533 Processos de Caacutelculo

1ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelas Folhas de Caacutelculo em ˝Excel˝

Verificaccedilotildees realizadas para a viga - IPE100

Resistecircncia das Secccedilotildees Transversais

Quadro 522 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo

Quadro 523 - Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Transverso

Esforccedilo Transverso

Eixo z-z Encurvadura por Esforccedilo

Transverso

VzEd

[kN]

VplzRd

[kN]

ɛ η

1046 6895 0152 Verifica 244 1 1 72 Verifica

Momento Fletor

Eixo y-y

MyEd

[kNm]

Mplrdy

[kNm]

yEd

cyRd

10M

M

337 926 036 Verifica

yEd

cyRd

M

M

zEd

czRd

V

V

zEd

czRd

10V

V

w

w

h

t

ε72 times

η

w

w

h ε 72 times

t η

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

92

Resistecircncia do Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo ndash Colunas-Viga

Elementos Uniformes em Flexatildeo

Encurvadura Lateral

Tipo de

Diagrama de

Momentos em y

ψ C1 kz Mcr

[kNm]

Wy

[cm3]

Curva de

Encurv

Lateral

MbyRd

0 188 1 2372 3941 063 04 Com risco de

Bambeamento 182 b 034 08 069 091 839 040 Verifica

a) Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes

a1) Cmy - Flexatildeo na direccedilatildeo do Eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo z-z

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de

Diagramas de

Momentos

Tipo de

Carga Ѱy Cmy

161 0 337 Linear Uniforme 0 06

a2) Cmz - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo z-z e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Lz

[m]

MEdzesq

[kNm]

MEdzdir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱz Cmz

161 0 0 - Uniforme 0 0

a3) CmLT - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱy CmLT

161 0 337 Linear Uniforme 0 06

b) Fatores de Interaccedilatildeo kij ndash Meacutetodo

Alternativo 2

kyy kyz kzy kzz

06 0 10 0

Quadro 524 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura Lateral

LT LT0 LT LT0 h

b LT LTΦ LTEd

byRd

M

MEd

byRd

10M

M

Quadro 526 - Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes Quadro 525 - Fatores de Interaccedilatildeo kij

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 93

Quadro 527 - Flexatildeo Composta Com Compressatildeo

a) Flexatildeo Composta com Compressatildeo Colunas - Viga

Eq661 le 1

Eq662 le 1

0 0241 0 0241 Verifica 0 0402 0 0402 Verifica

yEd

yyply y

LTM1

k

χγ

M

W fEd

y

y

M1

A

χγ

N

fzEd

yzplz y

M1

k timestimes

γ

M

W f

yEd zEdEdyy yz

ply plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA times times

χ χ timesγ γ γ

y y

y

M MN

f W f W fEd

y

z

M1

A

χγ

N

f

zEdzy

ply y

LTM1

k

χγ

M

W fzEd

zzplz y

M1

k times

γ

M

W f

yEd zEdEdzy zz

ply y plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA

χ χγ γ γ

y

z

M MN

f W f W f

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

94

2ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelo˝ SAP2000˝

Na Figura 510 apresentam-se alguns dos resultados do dimensionamento da folha de

caacutelculo do ˝SAP2000˝ utilizados na verificaccedilatildeo das secccedilotildees transversais da viga mais

esforccedilada bem como no estudo da encurvadura lateral (bambeamento)

De acordo com os diagramas de esforccedilos de caacutelculo momentos fletores e esforccedilos

transversos mais desfavoraacuteveis estudaram-se os trecircs troccedilos em que a viga ao bambeamento

Estados Limites Uacuteltimos

1ordmTroccedilo

2ordmTroccedilo

3ordmTroccedilo

Figura 510 - Folhas de Dimensionamento do ˝SAP2000˝ para a Viga IPE100

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 95

Verificaccedilotildees

Os Quadros 528 e 529 apresentam as verificaccedilotildees realizadas

Quadro 528 - Valores dos Esforccedilos em cada Troccedilo da Viga

Troccedilos Mcr

[kNm]

MbRd

[kNm]

1ordm 10483 914

2ordm 5534 880

3ordm 20371 923

Quadro 529 - Raacutecios das Secccedilotildees mais Esforccediladas e da Encurvadura da Viga

Raacutecios ndash Verificaccedilotildees

Secccedilotildees mais Esforccediladas Encurvadura

da Viga

Ed

Rd

N

N

y Ed

y Rd

M

M

z Ed

z Rd

V

V

z Ed

z Rd

M

M

y Ed

y bRd

M

M

Sem

Significado

3370363

926

10420152

6867

Sem

Significado 337

038288

Nota Uma vez que NEd eacute igual a zero e VEd le 05VRd os momentos resistentes de caacutelculo natildeo

satildeo minorados pela presenccedila deste esforccedilo

4ordm Quadro Comparativo

Nos Quadros 530 e 531 apresentam-se a comparaccedilatildeo dos diferentes resultados obtidos

Quadro 530 - Raacutecios na Viga

Folhas de

Caacutelculo ˝SAP2000˝

y Ed

y Rd

M

M 036 036

z Ed

z Rd

V

V 0152 0152

Quadro 531 - Raacutecios na Viga

Folhas de

Caacutelculo ˝SAP2000˝

Mcr

1ordm Troccedilo 15315 10483

2ordm Troccedilo 5970 5534

3ordm Troccedilo 23238 20371

MbRd

1ordm Troccedilo 926 9143

2ordm Troccedilo 926 88

3ordm Troccedilo 926 923

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

96

Conclusotildees Verifica-se no Quadro 530 que os resultados do dimensionamento pelos dois

processos conduzem a valores da mesma ordem de grandeza e inferiores agrave

unidade

Estados Limites de Serviccedilo

A verificaccedilatildeo da seguranccedila aos estados limites de utilizaccedilatildeo foi realizada com base nos

deslocamentos verticais maacuteximos para a combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel conforme se indica

na Figura 511

Quadro 532 - Deslocamento Maacuteximo da Viga

Elemento δmaxSAP2000

[cm]

δmaxEC3 = L300

[cm] δmaxSAP2000 le L300

Viga

IPE100 017 161300 = 054 Verifica

53 Ligaccedilotildees

534 Ligaccedilotildees Soldadas

As ligaccedilotildees soldadas foram dimensionadas de acordo com a informaccedilatildeo indicada na

Memoacuteria Descritiva

A Figura 512 apresenta o aacutebaco que permite de um modo simples proceder ao

dimensionamento dos cordotildees das soldaduras de acircngulo

Figura 511 - Deslocamento Maacuteximo da Viga para a Combinaccedilatildeo ELServiccedilo

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 97

Figura 512 - Aacutebaco de Dimensionamento dos Cordotildees de Soldadura de acircngulo S235 JR

Ligaccedilatildeo do Pilar ndash Viga (Soldada)

LOADS

Case Manual calculations

Mb2Ed = -337 [kNm] Bending moment in the left beam

Vb2Ed = -1046 [kN] Shear force in the left beam

Nb2Ed = -013 [kN] Axial force in the left beam

Mc2Ed = -012 [kNm] Bending moment in the upper column

Vc2Ed = -008 [kN] Shear force in the upper column

Nc2Ed = -2676 [kN] Axial force in the upper column

RESULTS

WEB PANEL - SHEAR Mb1Ed = 000 [kNm] Bending moment (right beam) [53(3)]

Mb2Ed = -337 [kNm] Bending moment (left beam) [53(3)]

Vc1Ed = 000 [kN] Shear force (lower column) [53(3)]

Vc2Ed = -008 [kN] Shear force (upper column) [53(3)]

z = 94 [mm] Lever arm [625]

VwpEd = (Mb1Ed - Mb2Ed) z - (Vc1Ed - Vc2Ed) 2

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 50 100 150 200 250 300

FwR

d [

kN]

L [mm] - Comprimento de cordatildeo

Cordotildees de Soldadura em Accedilo S235 JR

a=12mm

a=11mm

a=10mm

a=9mm

a=8mm

a=7mm

a=6mm

a=5mm

a=4mm

a=3mm

Figura 513 - Pormenor em 3D da ligaccedilatildeo Pilar - Viga

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

98

VwpEd = 3570 [kN] Shear force acting on the web panel [53(3)]

Avs = 508 [cm2] Shear area of the column web EN1993-1-1[626(3)]

Avc = 508 [cm2] Shear area EN1993-1-1[626(3)]

ds = 94 [mm] Distance between the centroids of stiffeners [6261(4)]

MplfcRd = 010 [kNm] Plastic resistance of the column flange for bending [6261(4)]

MplstuRd = 012 [kNm] Plastic resistance of the upper transverse stiffener for bending [6261(4)]

MplstlRd = 012 [kNm] Plastic resistance of the lower transverse stiffener for bending [6261(4)]

VwpRd = 09 ( Avsfywc ) (3 M0) + Min(4 MplfcRd ds (2 MplfcRd + MplstuRd + MplstlRd) ds) VwpRd = 6656 [kN] Resistance of the column web panel for shear [6261]

VwpEd VwpRd le 10 054 lt 100 verified (054)

WELD RESISTANCE Aw = 1700 [cm

2] Area of all welds [4532(2)]

Awy = 1103 [cm2] Area of horizontal welds [4532(2)]

Awz = 597 [cm2] Area of vertical welds [4532(2)]

Iwy = 28893 [cm4] Moment of inertia of the weld arrangement with respect to the hor axis [4532(5)]

max=max = 000 [MPa] Normal stress in a weld [4532(5)]

= = 000 [MPa] Stress in a vertical weld [4532(5)]

II = 000 [MPa] Tangent stress [4532(5)]

w = 080

Correlation coefficient [4532(7)]

[max2 + 3(max

2)] le fu(wM2) 000 lt 23500 verified (000)

[2 + 3(

2+II

2)] le fu(wM2) 000 lt 23500 verified (000)

le 09fuM2 000 lt 16920 verified (000)

WEAKEST COMPONENT COLUMN WEB PANEL - SHEAR

Connection conforms to the code Ratio 054

535 Ligaccedilotildees Aparafusadas

Com base no software Robot Structural Analysis Professional junta-se a justificaccedilatildeo de

uma ligaccedilatildeo aparafusada do pilar rotulado agrave laje teacuterrea de fundaccedilatildeo da cave

No Anexo II estaacute o relatoacuterio completo do caacutelculo realizado

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 99

Ligaccedilatildeo na base do Pilar Rotulado

LOADS

Case Manual calculations

NjEd = -2676 [kN] Axial force

VjEdy = -007 [kN] Shear force

VjEdz = -008 [kN] Shear force

RESULTS

COMPRESSION ZONE

COMPRESSION OF CONCRETE

c = 23 [mm] Additional width of the bearing pressure zone [625(4)]

fjd = 1994 [MPa] Design bearing resistance [625(7)]

FcRdn = 19845 [kN] Bearing resistance of concrete for compression [6282(1)]

RESISTANCES OF SPREAD FOOTING IN THE COMPRESSION ZONE

NjRd = FcRdn NjRd = 19845 [kN] Resistance of a spread footing for axial compression [6282(1)]

CONNECTION CAPACITY CHECK

NjEd NjRd le 10 (624) 013 lt 100 verified (013)

Figura 514 - Pormenor em 3D da ligaccedilatildeo na base s do Pilar Rotulado

A ndash PECcedilAS ESCRITAS

IV CONCLUSOtildeES

CONCLUSOtildeES

A realizaccedilatildeo deste trabalho permitiu a aplicaccedilatildeo praacutetica de diversos conceitos adquiridos

nas vaacuterias unidades curriculares do curso de engenharia civil possibilitando tambeacutem a

aprendizagem de novos conceitos no domiacutenio do dimensionamento de estruturas que foram

fundamentais para a realizaccedilatildeo do Projeto da Sala Eleacutetrica e do Posto de Transformaccedilatildeo

O estudo aprofundado de outros projetos em conjunto com outros conhecimentos

complementares adquiridos na anaacutelise estrutural de estruturas foram tambeacutem fundamentais

no desenvolvimento das diferentes fases deste Projeto

A elaboraccedilatildeo deste trabalho permitiu adquirir e consolidar conhecimentos nas aacutereas

referentes a

Regulamentaccedilatildeo Europeia (Eurocoacutedigos Estruturais) na parte referente da anaacutelise das

accedilotildees do vento sismo temperatura etc

Aprendizagem de softwares tais como ˝SAP2000˝ ˝GaLa Reinforcement˝

˝SemiComp˝ ˝LTBeam˝ etc

Elaboraccedilatildeo de tabelas de caacutelculo em ˝Excel˝ utilizadas quer para o dimensionamento

orgacircnico de elementos em betatildeo armado mas tambeacutem para secccedilotildees e elementos

metaacutelicos

Elaboraccedilatildeo de peccedilas desenhadas com recurso ao ˝Autocad˝

Perspetivas Futuras

O dimensionamento deste Edifiacutecio a partir de uma soluccedilatildeo totalmente metaacutelica ou em

betatildeo armado com elementos preacute-fabricados de modo a compararem-se os custos entre a

soluccedilatildeo deste Projeto e estas soluccedilotildees

Programar parte das tabelas que serviram para o dimensionamento dos elementos de betatildeo

armado e metaacutelicos com recurso agrave linguagem de Visual Basic (VBA)

Desafiar alguns colegas de curso de modo a publicar em conjunto tabelas e aacutebacos que

permitam proceder ao dimensionamento de vigas pilares e sapatas em betatildeo armado de um

modo mais ceacutelere

Page 6: A PEÇAS ESCRITAS III. MEMÓRIA JUSTIFICATIVA

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

VII

Figura 435 - Envolvente dos Esforccedilos Transversos das Vigas da Cobertura 57

Figura 436 - Estado Limite de Fendilhaccedilatildeo na Secccedilatildeo do Apoio de uma das Vigas 62

Figura 437 - Identificaccedilatildeo dos Grupos de Pilares ndash a) Vista em 3D b) Vista em Planta 63

Figura 438 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N= 1587 kN b) N= 2315 kN 64

Figura 439 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 804 kN b) N = - 1022 kN 65

Figura 440 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 14467 kN b) N = - 107 kN 66

Figura 441 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 11142 kN b) N = - 107 kN 66

Figura 442 - Armaduras no Pilares 68

Figura 443 - Estado Limite de Fendilhaccedilatildeo nas Secccedilotildees dos Pilares 69

Figura 51 ndash Vista em 3D do Piso Metaacutelico 75

Figura 52 ndash Raacutecios de Dimensionamento da Combinaccedilatildeo mais condicionante do pilar IPE100 79

Figura 53 - Diagramas de Esforccedilos de Caacutelculo 79

Figura 54 - Folha de Dimensionamento do ˝SAP 2000 para o Pilar IPE100 mais solicitado 84

Figura 55 - Folha de Caacutelculo do ˝SemiComp˝ - Verificaccedilatildeo da Secccedilatildeo Transversal 86

Figura 56 - Folha de Caacutelculo do ˝SemiComp - Verificaccedilatildeo para o Elemento agrave Flexatildeo Composta

com Compressatildeo 87

Figura 57 - Determinaccedilatildeo do Momento Critico - ˝LTBeam˝ 88

Figura 58 - ˝SAP2000˝ - Raacutecios de Dimensionamento da Viga mais solicitada 90

Figura 59 - Diagramas de Esforccedilos na Viga 90

Figura 510 - Folhas de Dimensionamento do ˝SAP2000˝ para a Viga IPE100 94

Figura 511 - Deslocamento Maacuteximo da Viga para a Combinaccedilatildeo ELServiccedilo 96

Figura 512 - Aacutebaco de Dimensionamento dos Cordotildees de Soldadura de acircngulo S235 JR 97

Figura 513 - Pormenor em 3D da ligaccedilatildeo Pilar - Viga 97

Figura 514 - Pormenor em 3D da ligaccedilatildeo na base s do Pilar Rotulado 99

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

IX

IacuteNDICE DE QUADROS

Quadro 11 - Preacute ndash Dimensionamento das Lajes da Cobertura 2

Quadro 12 - Preacute-Dimensionamento das Vigas 3

Quadro 13 - Dimensotildees dos Pilares 5

Quadro 14 - Dimensotildees dos Muros da Cave 6

Quadro 15 - Geometria das Sapatas 7

Quadro 21 - Peso Proacuteprio dos Elementos Estruturais no modelo ˝SAP2000˝ 13

Quadro 22 - Reaccedilotildees Verticais nos Apoios ˝SAP2000˝ 14

Quadro 31 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Negativa ndash Inverno 17

Quadro 32 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Positiva ndash Veratildeo 18

Quadro 33 - Determinaccedilatildeo da Pressatildeo Dinacircmica de Pico 20

Quadro 34 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo x 24

Quadro 35 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo xx 24

Quadro 36 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo y 24

Quadro 37 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo yy 25

Quadro 38 - Accedilatildeo do Vento na Cobertura nas Direccedilotildees x e xx 28

Quadro 39 - Accedilatildeo do Vento na Cobertura nas Direccedilotildees y e yy 29

Quadro 310 - Determinaccedilatildeo dos Espectros de Resposta de Caacutelculo 29

Quadro 41 - Armaduras de Flexatildeo das Lajes da Cobertura 36

Quadro 42 - Verificaccedilatildeo de Esforccedilo Transverso das Lajes da Cobertura 38

Quadro 43 - Armaduras de Flexatildeo da Laje Teacuterrea 41

Quadro 44 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila ao Esforccedilo Transverso da Laje Teacuterrea 43

Quadro 45 - Armaduras dos Muros 51

Quadro 46 - Verificaccedilatildeo do Esforccedilo Transverso Resistente Maacuteximo 52

Quadro 47 - Vigas da Cobertura ndash Armaduras de Flexatildeo 55

Quadro 48 - Dimensionamento ao Esforccedilo Transverso das Vigas da Cobertura 57

Quadro 49 - Armaduras de Esforccedilo Transverso nas Vigas da Cobertura 59

Quadro 410 - Vigas de Coberturas - Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo 62

Quadro 411 - Grupos e Geometria dos Pilares 63

Quadro 412 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo A 64

Quadro 413 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo A 64

Quadro 414 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo B 65

Quadro 415 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo B 65

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

X

Quadro 416 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo C 65

Quadro 417 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo C 66

Quadro 418 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo D 66

Quadro 419 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo D 67

Quadro 420 - Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo 67

Quadro 421 - Cintas nos Pilares 68

Quadro 422 - Armaduras Miacutenimas de Fendilhaccedilatildeo dos Pilares 69

Quadro 423 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila do Solo ndash Combinaccedilotildees Siacutesmicas 71

Quadro 424 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila do Solo ndash Combinaccedilotildees Raras 72

Quadro 425 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila das Sapatas 73

Quadro 51 - Propriedades e Caracteriacutesticas Geomeacutetricas - Perfil IPE 100 76

Quadro 52 - Propriedades e Carateriacutesticas Geomeacutetricas - Perfil T50x6 76

Quadro 53 - Classificaccedilatildeo das Secccedilotildees do Perfil IPE 100 76

Quadro 54 - Classificaccedilatildeo das Secccedilotildees do Perfil T50 x 6 76

Quadro 55 - Processos utilizados no dimensionamento da Estrutura Metaacutelica 77

Quadro 56 - Raacutecios dos Pilares 77

Quadro 57 - Esforccedilos de Caacutelculo mais desfavoraacuteveis na secccedilatildeo do Pilar 79

Quadro 58 - Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Axial de Compressatildeo 80

Quadro 59 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo 80

Quadro 510 - Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Transverso 80

Quadro 511 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Composta (M+N) 81

Quadro 512 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Desviada 81

Quadro 513 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Composta com Esforccedilo Transverso (M+N+V) 81

Quadro 514 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura por Compressatildeo 82

Quadro 515 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura Lateral 82

Quadro 517 ndash Fatores de Interaccedilatildeo kij 83

Quadro 516 - Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes 83

Quadro 518 - Flexatildeo Composta com Compressatildeo 83

Quadro 519 - Deslocamento Horizontal Maacuteximo do Pilar 88

Quadro 520 - Raacutecios das Vigas 89

Quadro 521 - Esforccedilos de Caacutelculo mais desfavoraacuteveis na secccedilatildeo da Viga 90

Quadro 522 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo 91

Quadro 523 - Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Transverso 91

Quadro 524 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura Lateral 92

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

XI

Quadro 526 - Fatores de Interaccedilatildeo kij 92

Quadro 525 - Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes 92

Quadro 527 - Flexatildeo Composta Com Compressatildeo 93

Quadro 528 - Valores dos Esforccedilos em cada Troccedilo da Viga 95

Quadro 529 - Raacutecios das Secccedilotildees mais Esforccediladas e da Encurvadura da Viga 95

Quadro 530 - Raacutecios na Viga 95

Quadro 531 - Raacutecios na Viga 95

Quadro 532 - Deslocamento Maacuteximo da Viga 96

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 1

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

O preacute-dimensionamento do Edifiacutecio da Sala Eleacutetrica e do Posto de Transformaccedilatildeo foi

realizado para todos os elementos estruturais dentro dos criteacuterios de seguranccedila e de

economia definidos pelos Eurocoacutedigos e por outras Normas

Elementos de Betatildeo Armado 11

111 Lajes

A espessura das lajes varia em funccedilatildeo das condiccedilotildees de ligaccedilatildeo ao exterior dos vatildeos da

relaccedilatildeo entre vatildeos dos valores das accedilotildees etc

As lajes da cobertura da Sala Eleacutetrica satildeo do tipo vigadas maciccedilas sendo as lajes de

fundaccedilatildeo teacuterreas assentes num meio elaacutestico

Lajes da Cobertura

O preacute-dimensionamento das lajes da cobertura foi realizado a partir das Eq11 e 12

Em que

d ndash altura uacutetil da laje

Lmenor vatildeo ndash menor dos vatildeos

ϕ ndash diacircmetro do varatildeo da armadura de flexatildeo

c ndash recobrimento das armaduras

Todas as lajes da cobertura foram consideradas armadas numa soacute direccedilatildeo atendendo agrave

Claacuteusula sect531 (5) do EC2 20maior

menor

L

L

As espessuras consideradas para as lajes da cobertura estatildeo indicadas no Quadro 11

yk

50026

menor vatildeoLd

f

(Eq 11)

2h d rec

(Eq 12)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

2

Quadro 11 - Preacute ndash Dimensionamento das Lajes da Cobertura

Betatildeo C2530

fck = 25 Mpa

Accedilo A500 NR

fyk = 500 Mpa Rec= 3 cm

Lajes Lmenor vatildeo

[m]

yk

50026

menor vatildeoLd

f

hadotado

[m]

L11 241 009 016

L12 335 013 016

L13 335 013 016

L14 385 015 016

Na Figura 11 estatildeo identificadas as lajes da cobertura

Laje Teacuterrea

A laje teacuterrea assenta num meio elaacutestico tendo-se considerado no preacute-dimensionamento uma

espessura de 015 m

112 Vigas

O preacute-dimensionamento das vigas foi feito a partir das Eq13 e 14

As dimensotildees consideradas tiveram tambeacutem em conta as dimensotildees dos pilares de 035 m

x 035 m e dos muros da cave de 025 m x 185 m

Figura 11 - Identificaccedilatildeo das Lajes da Cobertura

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 3

10 12

Lh

a (Eq 13)

3 2

h hb (Eq 14)

Em que L representa o vatildeo e h altura

A geometria de todas as vigas para a estrutura do Edifiacutecio estaacute indicada no Quadro 12

Quadro 12 - Preacute-Dimensionamento das Vigas

Betatildeo C2530

fck = 25 Mpa

Accedilo A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 3 cm

Vigas Lvatildeo

[m] 10

Lh

hadotado

[m] Secccedilotildees

[m x m]

V11 385 039 070 030 x 070

V12

335 039 070 030 x 070

335 034 070 030 x 070

385 039 070 030 x 070

V13

335 039 070 030 x 070

335 034 070 030 x 070

385 039 070 030 x 070

V14 398 040 070 030 x 070

398 040 070 030 x 070

V15 796 080 070 030 x 070

V16 796 080 070 030 x 070

241 024 070 030 x 070

V17

398 040 070 030 x 070

398 040 070 030 x 070

241 024 070 030 x 070

VF1 385 039 060 025 x 060

VF2 241 024 060 025 x 060

VF3 241 024 060 035 x 060

Na Figura 12 representa-se a identificaccedilatildeo de todas as vigas da cobertura

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

4

113 Pilares

O preacute-dimensionamento dos pilares foi realizado a partir da Eq15 com base nos esforccedilos

NEd determinados em funccedilatildeo das aacutereas de influecircncia de cada um tendo-se considerado para ν

o valor de 065

Em que

Ac ndash aacuterea da secccedilatildeo transversal dos pilares

NEd ndash valor de caacutelculo do esforccedilo axial

ν ndash esforccedilo axial reduzido para a combinaccedilatildeo fundamental dos estados limites uacuteltimos

fcd ndash valor de caacutelculo da tensatildeo de rotura do betatildeo agrave compressatildeo

No Quadro 13 estatildeo indicados a geometria dos pilares

Edc

cd

NA

f

(Eq 15)

Figura 12 ndash Identificaccedilatildeo das Vigas da Cobertura

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 5

Quadro 13 - Dimensotildees dos Pilares

Betatildeo C2530

fck= 25 Mpa

Accedilo A500

fyk= 500 Mpa Rec= 3 cm

Pilares H

[m]

Secccedilotildees

Transversais

[m x m]

P11 465 035 x 035

P12 465 035 x 035

P13 465 035 x 035

P14 465 035 x 035

P15 465 035 x 035

P16 465 035 x 035

P17 465 035 x 035

P18 465 035 x 035

P19 465 035 x 035

P110 465 035 x 035

P111 465 035 x 035

P112 465 035 x 035

Na Figura 13 estatildeo identificados em planta todos os pilares

Figura 13 - Identificaccedilatildeo dos Pilares

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

6

114 Muros da Cave

A espessura dos muros da cave foi definida com base nos esforccedilos provenientes do peso

proacuteprio e dos impulsos do terreno tendo-se considerado uma espessura de 025 m para todos

os muros

Quadro 14 - Dimensotildees dos Muros da Cave

Betatildeo C2530

fck = 25 Mpa

Accedilo A500

fyk = 500 Mpa Rec= 3 cm

Muros

da Cave

Lvatildeo

[m]

Secccedilotildees

Transversais

[m x m] p11 335 025 x 185

p12 335 025 x 185

p13 385 025 x 185

p14 398 025 x 185

p15 398 025 x 185

p16 398 025 x 185

p17 398 025 x 185

p18 335 025 x 185

p19 335 025 x 185

p110 385 025 x 185

115 Platibandas

As platibandas foram dimensionadas em funccedilatildeo dos pormenores dos desenhos do projeto

de arquitetura tendo-se considerado secccedilotildees com as dimensotildees de 012 m x 11 m

116 Sapatas

O preacute-dimensionamento das sapatas foi efetuado de modo a garantir que os esforccedilos da

superestrutura fossem inferiores agraves tensotildees admissiacuteveis do terreno de fundaccedilatildeo

De referir que na estrutura deste Edifiacutecio os momentos fletores nas bases dos pilares satildeo

absorvidos diretamente pelas vigas de fundaccedilatildeo razatildeo pela qual as sapatas foram calculadas

soacute para os esforccedilos axiais

As dimensotildees em planta das sapatas Amin foram calculadas pela expressatildeo

Considerou-se para a tensatildeo admissiacutevel no terreno de fundaccedilatildeo 025 MPa

No Quadro 15 indicam-se as dimensotildees das sapatas

(Eq 16) pilar

minadm

NA

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 7

Quadro 15 - Geometria das Sapatas

Betatildeo C2530

fck=25 Mpa

Accedilo A500

fyk=500 Mpa Rec=4 cm

Sapatas H

[m]

Secccedilotildees

Transversais

[m x m]

S11 030 125 x 125

S12 030 125 x 125

S13 03 125 x 125

S14 030 125 x 125

S15 030 125 x 125

S16 030 125 x 125

S17 030 125 x 125

S18 030 125 x 125

S19 030 125 x 125

S110 030 125 x 125

S111 030 125 x 125

S112 030 125 x 125

Na Figura 14 estaacute representada a planta de fundaccedilotildees do Edifiacutecio

Figura 14 - Planta de Fundaccedilotildees

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

8

Elementos Metaacutelicos 12

121 Estrutura de Suporte da Sala Eleacutetrica

O preacute-dimensionamento das estruturas metaacutelicas que servem de suporte aos equipamentos

da Sala Eleacutetrica foi feito com base num poacutertico tipo que se repete de um modo idecircntico ao

longo da estrutura

O esqueleto estrutural inclui as vigas principais IPE100 orientadas segundo as duas

direccedilotildees ortogonais e as vigas secundaacuterias T50x6 colocadas entre as vigas principais

Este esqueleto estaacute apoiado em pilares IPE100 ligados agrave laje teacuterrea

As Figuras 15 16 e 17 mostram duas plantas e um corte tipo das estruturas metaacutelicas

Figura 15 - Planta do Piso Metaacutelico

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 9

Figura 16 - Localizaccedilatildeo dos Pilares Metaacutelicos

Figura 17- Corte Transversal Tipo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

10

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

11

2 MODELACcedilAtildeO ESTRUTURAL

A anaacutelise da estrutura foi efetuada com base num conjunto de modelos de caacutelculo

realizados a partir de um programa de elementos finitos ˝SAP2000˝ versatildeo 17

Os modelos estudados foram definidos a partir da geometria da estrutura que foi preacute-

dimensionada no capiacutetulo anterior

Modelo de Caacutelculo 21

211 Estrutura de Betatildeo Armado

Os modelos foram definidos a partir da geometria da estrutura tendo-se considerado

elementos do tipo ˝barra˝ para simular as vigas e os pilares e elementos do tipo ˝shell-thick˝

para simular as lajes os muros e as platibandas

A laje teacuterrea foi considerada apoiada em apoios elaacutesticos (ver Figura 23)

O caacutelculo da rigidez das molas foi feito com base na aacuterea de influecircncia de cada noacute da

malha tipo da laje teacuterrea para um coeficiente de reaccedilatildeo do solo Ks calculado do seguinte

modo

Em que

Es = 3000 kNm2 (argila muito dura)

B = 1 m

ν = 04 (argila muito dura)

Nas Figuras seguintes representa-se os modelos final da estrutura da Sala Eleacutetrica e do

Posto de Transformaccedilatildeo considerados no ˝SAP2000 ˝

21

ss

EK

B

(Eq 21)

Ks= 35700 kNm3

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

12

212 Estruturas Metaacutelicas

A Figura 24 mostra as estruturas metaacutelicas do piso teacutecnico (cave) cujo pavimento serve de

suporte aos equipamentos eleacutetricos da Sala Eleacutetrica

Figura 22 - Modelo Unifilar - Vistas em 3D

Figura 23 - Laje Teacuterrea

Figura 21 - Modelo Unifilar - Vistas em 3D

2 MODELACcedilAtildeO ESTRUTURAL

Maria Isabel Balboa Antunes 13

Validaccedilatildeo dos Modelos no ˝SAP2000˝ 22

Sempre que possiacutevel procedeu-se agrave verificaccedilatildeo e validaccedilatildeo dos diferentes ficheiros de

dados e de resultados obtidos nas anaacutelises realizadas

A validaccedilatildeo dos diferentes modelos foi feita atraveacutes das seguintes verificaccedilotildees

Comparaccedilatildeo do peso proacuteprio total das estruturas lajes vigas e pilares calculadas a

numa folha em ˝Excel˝ com os resultados obtidos pelo somatoacuterio das cargas verticais

do programa de elementos finitos

Anaacutelise criacutetica das deformaccedilotildees determinadas a partir do ˝SAP2000˝

Verificaccedilatildeo da orientaccedilatildeo dos eixos principais dos diferentes elementos com base nos

sistemas de eixos para os noacutes e para as barras do programa de caacutelculo automaacutetico

Nos Quadros 21 e 22 representam-se alguns dos estudos realizados que serviram para a

validaccedilatildeo dos modelos

Quadro 21 - Peso Proacuteprio dos Elementos Estruturais no modelo ˝SAP2000˝

Elementos Estruturais Peso Proacuteprio

[kN]

P - 035 m x 035 m 1727

V - 03 m x 07 m 3234

L16 4488

L12 1495

P1 - 025 m x 185 m 4605

Peso Total 1555

Figura 24 - Modelo Extrudido da Estrutura do Piso Metaacutelico

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

14

Quadro 22 - Reaccedilotildees Verticais nos Apoios ˝SAP2000˝

Em que

P - 035 m x 035 m ndash pilares

V - 030 m x 070 m ndash vigas

L16 ndash lajes de cobertura com espessuras de 016 m

L12 ndash platibandas com espessuras de 012 m

p1 - 025 m x 185 m ndash parede do muro de fundaccedilatildeo

Identificaccedilatildeo dos

Apoios

Reaccedilotildees Verticais

F3

[kN]

2 1316

3 1007

4 1677

22 664

24 443

26 2150

53 1032

54 1583

55 1668

57 1102

58 145

2349 1454

Peso Total 1555

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

15

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Peso Proacuteprio 31

O peso proacuteprio dos elementos de betatildeo armado e metaacutelicos foi considerado de forma

automaacutetica pelo programa de caacutelculo atraveacutes da introduccedilatildeo das caracteriacutesticas geomeacutetricas e

dos materiais constituintes betatildeo armado e accedilo dos perfis laminados conforme se indica na

Figura 31

Figura 31 - Definiccedilatildeo dos Materiais ˝SAP2000˝

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

16

Restantes Cargas Permanentes 32

Nas Figuras 32 e 33 representam-se as restantes cargas permanentes consideradas

a)

b)

Sobrecargas 33

As sobrecargas que atuam nas estruturas estatildeo indicadas nas Figuras 34 e 35

Figura 32 - Restantes Cargas Permanentes ndash a) Laje da Cobertura (15 kNm2)

b) Laje Teacuterrea (2 kNm2)

Figura 33 - Restantes Cargas Permanentes - Piso Metaacutelico (15 kNm2)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 17

a)

b)

Temperatura 34

A quantificaccedilatildeo das variaccedilotildees uniformes de temperatura consta nos Quadros 31 e 32 e nas

Figuras 36 e 37

Quadro 31 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Negativa ndash Inverno

Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Negativa - Inverno

H

[m]

Tmin

[ordmC]

Tmin(H)

[ordmC]

Tout = Tmin

[ordmC]

Tin

[ordmC]

T

[ordmC]

T0

[ordmC]

ΔTu-

[ordmC]

100 0 -05 -05 18 875 15 -625

Figura 34 - Sobrecargas ndash a) Laje da Cobertura (04 kNm2) b) Laje Teacuterrea (2 kNm

2)

Figura 35 - Sobrecargas ndash Piso Metaacutelico (18 kNm2)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

18

Quadro 32 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Positiva ndash Veratildeo

Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Positiva - Veratildeo

H

[m]

Tmax

[ordmC]

Tmax(H)

[ordmC]

Tout = Tmax + Tcor

[ordmC]

Tin

[ordmC]

T

[ordmC]

T0

[ordmC]

ΔTu+

[ordmC]

100 40 39 41 25 33 15 18

a)

b)

a)

b)

Figura 36 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura nas Coberturas e Platibandas ndash a) VUT+

(18ordm C)

b) VUT

- (- 625ordm C)

Figura 37 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura nas Vigas e nos Pilares ndash a) VUT+

(18ordm C)

b) VUT

- (- 625ordm C)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 19

Vento 35

As accedilotildees provenientes do vento conforme se indica na Figura 38 produzem forccedilas nas

quatro direccedilotildees ortogonais

Wx ndash direccedilatildeo do vento em x com sentido positivo

Wxx ndash direccedilatildeo do vento em x com sentido negativo

Wy ndash direccedilatildeo do vento em y com sentido positivo

Wyy ndash direccedilatildeo do vento em y com sentido negativo

De modo a simplificar a accedilatildeo do vento no modelo em estudo considerou-se para o Edifiacutecio

da Sala Eleacutetrica e do Posto de Transformaccedilatildeo uma geometria em planta retangular

351 Pressatildeo dinacircmica de Pico

No Quadro 33 indicam-se os paracircmetros que permitiram quantificar a accedilatildeo do vento de

acordo com o que foi jaacute indicado na Memoacuteria Descritiva

Figura 38 - Accedilatildeo do Vento

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

20

Quadro 33 - Determinaccedilatildeo da Pressatildeo Dinacircmica de Pico

Paracircmetros de caacutelculo da Pressatildeo Dinacircmica de Pico

Altura de referecircncia h le b ze = 41 m

Valor baacutesico da velocidade de referecircncia do vento Zona A νb0 = 27 ms

Coeficiente de direccedilatildeo cdir = 10

Coeficiente de sazatildeo cseason = 10

Velocidade de referecircncia do vento νb= cdirmiddot cseasonmiddot νb0 νb = 27 ms

Categoria do Terreno II Comprimento de rugosidade z0 = 005 m

Altura miacutenima zmin = 2 m

Altura maacutexima zmax = 200 m

zmin le z le zmax z = 41 m 2 le z le 200

Coeficiente de terreno dependente

do comprimento de rugosidade z0

kr = 019

Coeficiente de rugosidade cr(z) = krmiddot ln(zz0) cr(z) = 0837

Coeficiente de orografia c0(z) = 10

Velocidade meacutedia do vento νm(z) =cr(z)middotc0(z)middotνb νm(z) = 27 ms

Coeficiente de turbulecircncia kI = 10

Intensidade de turbulecircncia

Iv(z) = 023

Massa voluacutemica do ar ρ = 125kgm3

Pressatildeo dinacircmica de pico

qp(z) = 183 kNm2

352 Coeficientes de Pressatildeo nos Alccedilados

Os coeficientes de pressatildeo determinados anteriormente para os alccedilados constam nas figuras

seguintes

119896119903 = 019 ∙ (1199110

1199110119868119868)

007

Iv(z) = 119896119868

119888119900(119911) middot ln (1199111199110

)

119902119901(z) = [1 + 7119868119907(119911)] middot1

2middot 120588 middot 1205841198982(119911)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 21

Coeficientes de Pressatildeo Exteriores

a)

b)

a)

b)

Coeficientes de Pressatildeo Interiores

Na Figura 311 estatildeo indicados os coeficientes de pressatildeo interiores (pressotildees e succcedilotildees)

a)

b)

Figura 39 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores nos Alccedilados ndash a) Wx b) Wxx

Figura 310 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores nos Alccedilados - a) Wy b) Wyy

Figura 311 - Coeficientes de Pressatildeo Interior - a) 1ordm Caso - Pressatildeo b) 2ordm Caso - Succcedilatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

22

Coeficientes de Pressatildeo Resultantes

Para cada direccedilatildeo e sentido da accedilatildeo do vento foram considerados duas hipoacuteteses para os

coeficientes de pressatildeo interiores (pressotildees e succcedilotildees) que em conjunto com os coeficientes

de pressatildeo exteriores originam oito hipoacuteteses diferentes para as accedilotildees do vento

Nas figuras seguintes indicam-se os coeficientes de pressatildeo resultantes

a)

b)

a)

b)

353 Accedilatildeo do Vento nos Pilares

A partir da pressatildeo dinacircmica de pico e dos coeficientes de pressatildeo nos alccedilados

determinaram-se as forccedilas do vento nos pilares com base nas larguras de influecircncia dos

Figura 312 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes ndashAlccedilados Wx Wxx - a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

Figura 313 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes ndashAlccedilados Wy Wyy - a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 23

mesmos obtendo-se assim os valores das forccedilas distribuiacutedas que se encontram resumidos nos

Quadros 34 a 37

Sendo

Fw ndash forccedila da accedilatildeo do vento

cpResultante ndash coeficiente de pressatildeo resultante

Linfluecircncia ndash largura de influecircncia dos pilares

FwdistPilar ndash forccedila distribuiacuteda no pilar

B ndash alccedilado de barlavento

S ndash alccedilado de sotavento

LE ndash alccedilado lado esquerdo

LD ndash alccedilado lado direito

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

24

Quadro 34 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo x

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wx

Wx1 (1ordf Hipoacutetese) Wx2 (2 ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm] Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -05 -04 P1 12 05 -05 -19 -19 E 00 00 P1 12 10 00 -12 -12

A -14 -12 P2 32 14 -14 -28 -28 A -09 -07 P2 32 26 00 -14 -14

B -10 -08 P3 398 17 -18 -30 -30 B -05 -04 P3 398 33 00 -15 -15

C -07 -06 P4 20 09 -09 -11 -11 C -02 -02 P4 20 165 00 -03 -03

Quadro 35 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo xx

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wxx

Wxx1 (1 ordf Hipoacutetese) Wxx2 (2 ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm] Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -05 -04 P1 12 05 -05 -22 -22 E 00 00 P1 12 10 00 -14 -14

A -14 -12 P2 32 14 -14 -30 -30 A -09 -07 P2 32 26 00 -15 -15

B -10 -08 P3 398 17 -18 -28 -28 B -05 -04 P3 398 33 00 -14 -14

C -07 -06 P4 20 09 -09 -10 -10 C -02 -02 P4 20 16 00 -028 -03

Quadro 36 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo y

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wy

Wy1 (1ordf Hipoacutetese) Wy2 (2ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm] Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -06 -05 P1 17 07 -08 -23 -23 E 00 00 P1 17 14 00 -15 -15

A -14 -12 P2 335 15 -15 -33 -33 A -09 -07 P2 335 28 00 -16 -16

B -10 -08 P3 36 16 -164 -26 -26 B -05 -04 P3 36 30 00 -13 -13

C -07 -06 P4 19 08 -09 -07 -07 C -02 -02 P4 19 16 00 -02 -02

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 25

Quadro 37 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo yy

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wyy

Wyy1 (1ordf Hipoacutetese) Wyy2 (2ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -06 -05 P1 17 07 -08 -14 -14 E 00 00 P1 17 14 00 -09 -09

A -14 -12 P2 335 15 -15 -26 -26 A -09 -07 P2 335 28 00 -13 -13

B -10 -08 P3 36 16 -16 -33 -33 B -05 -04 P3 36 30 00 -16 -16

C -07 -06 P4 19 08 -09 -12 -12 C -02 -02 P4 19 16 00 -03 -03

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

26

354 Accedilatildeo do Vento nas Platibandas

Para a determinaccedilatildeo das forccedilas resultantes exercidas sobre as platibandas foram

considerados por simplificaccedilatildeo os mesmos valores dos coeficientes de pressatildeo exteriores dos

alccedilados

Em relaccedilatildeo aos valores dos coeficientes de pressatildeo interiores apenas foram considerados os

valores positivos (cpi = +02) por questotildees de seguranccedila

355 Coeficientes de Pressatildeo na Cobertura

Nas Figuras 314 a 317 estatildeo indicados os coeficientes de pressatildeo para as direccedilotildees do

vento na cobertura

Coeficientes de Pressatildeo Exteriores

Figura 314 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores Wx - Cobertura

Figura 315 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores Wxx - Cobertura

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 27

Coeficientes de Pressatildeo Interiores

Os coeficientes de pressatildeo interiores foram jaacute indicados em 352

Coeficientes de Pressatildeo Resultantes

Na zona da cobertura foram tambeacutem considerados oito hipoacuteteses para a accedilatildeo do vento em

funccedilatildeo das diferentes direccedilotildees sentidos e coeficientes de pressatildeo exteriores e interiores

Os coeficientes de pressatildeo resultantes estatildeo indicados nas Figuras 318 e 319 e nos

Quadros 38 e 39

Figura 317 - Coeficientes de Pressatildeo Exterior Wyy - Cobertura

Figura 316 - Coeficientes de Pressatildeo Exterior Wy - Cobertura

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

28

a)

b)

a)

b)

Quadro 38 - Accedilatildeo do Vento na Cobertura nas Direccedilotildees x e xx

Wx Wxx

1ordf Hipoacutetese 2ordf Hipoacutetese

Zonas hhp qp(z) cscd cpResultante Fw

[kNm2]

cpResultante Fw

[kNm2]

F

0367 08268 1

-03 -02 -080 -07

G -03 -02 -075 -06

H -05 -04 -10 -08

I 00 00 -05 -04

Figura 318 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes - Cobertura Wx Wxx ndash a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

Figura 319 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes - Cobertura Wy Wyy ndash a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 29

Quadro 39 - Accedilatildeo do Vento na Cobertura nas Direccedilotildees y e yy

Wy Wyy

1ordf Hipoacutetese 2ordf Hipoacutetese

Zonas hhp qp(z) cscd cpResultante Fw

[kNm2]

cpResultante Fw

[kNm2]

F

0367 08268 1

-03 -02 -080 -07

G -03 -02 -075 -06

H -05 -04 -10 -08

I 00 00 -05 -04

Sismo 36

A accedilatildeo siacutesmica foi realizada a partir dos espectros de resposta segundo o EC8 previstos

para o territoacuterio nacional para o concelho onde o edifiacutecio iraacute ser construiacutedo

O Quadro 310 indica alguns dos paracircmetros necessaacuterios no caacutelculo dos espectros de

resposta

Quadro 310 - Determinaccedilatildeo dos Espectros de Resposta de Caacutelculo

Paracircmetros de Espectros de

Resposta de Caacutelculo

Accedilatildeo Siacutesmica

Tipo 1

Accedilatildeo Siacutesmica

Tipo 2

Tipo de Terreno B B

Zona Siacutesmica 12 23

Classe de Importacircncia II II

γI 1 1

agR (ms2) 2 17

ag (ms2) 2 17

Smaacutex 135 135

TB(s) 01 01

TC(s) 06 025

TD(s) 20 20

12 13

ξ () 5 5

η 1 1

q 15 15

β 02 02

2 2

maxmax

1 ms 4 ms

1= 1

3

g

g

a

SS S a

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

30

Considerando o valor recomendado de β igual a 02 e os paracircmetros definidos

anteriormente foi possiacutevel definir os espectros de resposta horizontais elaacutesticos representados

na Figura 320

Figura 320 - Espetros de Caacutelculo para Accedilotildees Siacutesmicas do Tipo 1 e 2

No programa de elementos finitos que serviu para o estudo da accedilatildeo siacutesmica introduziram-

se em ficheiros ˝txt˝ as funccedilotildees espetrais de caacutelculo para as accedilotildees siacutesmicas do Tipo 1 e 2

conforme se indica na Figura 320

As combinaccedilotildees das accedilotildees siacutesmicas horizontais estatildeo de acordo com a Claacuteusula sect43351

(3) da NP EN 1998-1 tendo-se considerado que as componentes horizontais U1 e U2 atuam

simultaneamente combinadas segundo os seguintes criteacuterios

Em que

+ ndash significa a combinar com

EEdx ndash representa os esforccedilos devidos agrave aplicaccedilatildeo da accedilatildeo siacutesmica segundo x

EEdy ndash representa os esforccedilos devidos agrave aplicaccedilatildeo da mesma accedilatildeo siacutesmica segundo y

000

050

100

150

200

250

300

350

400

450

0 05 1 15 2 25 3 35 4

Sd

[ms

2]

T

[s]

Espetros de Caacutelculo Tipo 1 e 2 (5 de amortecimento)

Accedilatildeo Siacutesmica Tipo 1

Accedilatildeo Siacutesmica Tipo 2

03Ed X Ed YE E (Eq 31)

03 Ed X Ed YE E (Eq 32)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 31

A partir da funccedilatildeo ˝mass source˝ do SAP2000 foram definidas as massas consideradas

na anaacutelise siacutesmica que incluiacuteram as restantes cargas permanentes e as sobrecargas sendo que

as sobrecargas foram multiplicadas pelo coeficiente ψ2

A resposta dinacircmica da estrutura foi obtida a partir de uma anaacutelise modal tendo-se

considerado o nuacutemero de modos de vibraccedilatildeo necessaacuterios de modo a obterem-se fatores de

participaccedilatildeo modais superiores a 90 nas duas direccedilotildees principais x e y

Apresentam-se nas Figuras 321 a 324 os modos com maior participaccedilatildeo de massa

1ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (y-y) 125

f = 165 Hz

T = 0605 s

4ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (y-y) 484

f = 52 Hz

T = 019 s

Figura 321 - 1ordm Modo de Vibraccedilatildeo

5ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (x-x) 47

f = 62 Hz

T = 0605 s

90ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (y-y) 19

f = 384 Hz

T = 003 s

Figura 322 - 4ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 321 - 1ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 324 - 90ordm Modo de Vibraccedilatildeo Figura 323 - 5ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 322 - 4ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 323 - 5ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 324 - 90ordm Modo de Vibraccedilatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

32

Impulso das Terras 37

Os impulsos das terras foram simulados atraveacutes de uma carga triangular aplicada nos

muros da cave que delimitam o Edifiacutecio em todo o periacutemetro (ver Figura 325)

Figura 325 - Impulsos de terreno nos muros da cave

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

33

4 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA DE BETAtildeO ARMADO

Para o dimensionamento dos elementos de betatildeo armado foram retirados os esforccedilos do

modelo de caacutelculo e calculadas as armaduras longitudinais e transversais das lajes vigas

pilares e sapatas segundo os criteacuterios de dimensionamento definidos na Memoacuteria Descritiva

As lajes e as vigas foram dimensionadas a partir de tabelas elaboradas em folhas de caacutelculo

em ˝Excel˝ realizadas para este Projeto tendo-se utilizado tambeacutem o software de caacutelculo

˝Gala Reinforcement˝ para o dimensionamento orgacircnico das platibandas dos pilares e dos

muros da cave

Lajes 41

De um modo geral as lajes que constituem os pavimentos dos edifiacutecios soacute satildeo

dimensionadas para cargas verticais perpendiculares ao seu plano meacutedio sendo a resistecircncia

agraves accedilotildees horizontais garantida pelo esqueleto estrutural dos pilares e das vigas

411 Dimensionamento

O dimensionamento das lajes foi feito a partir dos esforccedilos envolventes de caacutelculo

determinados nas duas direccedilotildees principais para as combinaccedilotildees de accedilotildees mais desfavoraacuteveis

dos estados limites uacuteltimos

Os eixos principais das lajes satildeo os indicados na Figura 41

Figura 41 - Eixos Locais das Lajes

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

34

Os esforccedilos finais dos momentos de caacutelculo foram obtidos a partir dos seguintes criteacuterios

de combinaccedilatildeo

M11 ge 0 M+

Ed11 = M11 + |M12|

M11 lt 0 M-Ed11 = M11 - |M12|

M22 ge 0 M+

Ed22 = M22 + |M12|

M22 lt 0 M-Ed22 = M22 - |M12|

412 Lajes da Cobertura

4121 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Flexatildeo

Nas figuras seguintes satildeo indicados os momentos positivos e negativos para as

combinaccedilotildees envolventes mais desfavoraacuteveis das lajes da cobertura determinados no modelo

desenvolvido no ˝SAP2000˝

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 42 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 35

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Para as armaduras de flexatildeo respeitaram-se os criteacuterios de dimensionamento indicados na

Memoacuteria Descritiva

O Quadro 41 indica todos os paracircmetros e expressotildees necessaacuterias ao dimensionamento das

lajes do Edifiacutecio

Figura 43 - M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 44 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

36

Materiais

Armaduras de Flexatildeo Principais Armaduras de Distribuiccedilatildeo C2530

fck = 25 Mpa

b = 1m

h = 016 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 3 cm

d = 013 m

Lajes Combinaccedilotildees MEd

[kNmm] μ

ω Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras 02 As

[cm2m]

Asadotadodist

[cm2m]

Armaduras

L11 Env_ELU

M11Ed+ 3 0011 0011 053 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -15 0005 0005 027 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 25 0009 0009 044 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -5 0018 0018 089 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

L12 Env_ELU

M11Ed+ 8 0028 0029 144 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -5 0018 0018 089 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

L13 Env_ELU

M11Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -2 0007 0007 036 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -65 0023 0023 116 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

L14 Env_ELU

M11Ed+ 8 0028 0029 144 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -7 0025 0025 125 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

Quadro 41 - Armaduras de Flexatildeo das Lajes da Cobertura

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 37

4122 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Esforccedilo Transverso

O dimensionamento ao esforccedilo transverso das lajes da cobertura foi realizado com base

nos esforccedilos envolventes mais condicionantes tendo em a conta a resistecircncia do betatildeo ao

corte

Esforccedilos de Caacutelculo V23 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

O Quadro 42 resume as verificaccedilotildees realizadas para o esforccedilo transverso

Figura 45 - V23 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Transversos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

38

4123 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo de Fendilhaccedilatildeo

Em lajes com traccedilotildees axiais pouco significativas dispensa-se a verificaccedilatildeo da fendilhaccedilatildeo

4124 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo de Deformaccedilatildeo

As deformaccedilotildees maacuteximas em todas as lajes da cobertura satildeo inferiores agrave deformaccedilatildeo

admissiacutevel (δ lt L250)

413 Laje Teacuterrea

4131 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Flexatildeo

Os esforccedilos de caacutelculo para a determinaccedilatildeo das armaduras de flexatildeo satildeo os indicados nas

Figuras 46 a 48

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck =25 Mpa

b = 1m

h = 016 m

A500

fyk = 500Mpa

Rec= 3 cm

d = 013 m

Lajes Combinaccedilatildeo VEd

[kN] CRdc k ρ1 k1 σcp νmin

VRdc

[kN] Obs

L11 Env_ELU VEd23

+ 14 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -7 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

L12 Env_ELU VEd23

+ 41 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -33 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

L13 Env_ELU VEd23

+ 38 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -30 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

L14 Env_ELU

VEd23+ 25 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -11 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

Quadro 42 - Verificaccedilatildeo de Esforccedilo Transverso das Lajes da Cobertura

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 39

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 46 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 47 - M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

40

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

No Quadro 43 resume-se o dimensionamento da laje teacuterrea

Figura 48 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 41

Materiais

Armaduras de Flexatildeo Principais Armaduras de Distribuiccedilatildeo C2530

fck = 25 Mpa

b = 1 m

h = 015 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 011 m

Lajes Combinaccedilotildees MEd

[kNm] 120641

120654

Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras 02 As

[cm2m]

Asadotadodist

[cm2m]

Armaduras

LT1 Env_ELU

M11Ed+ 5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

M11Ed- -5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

M22Ed+ 5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

M22Ed- -5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

Quadro 43 - Armaduras de Flexatildeo da Laje Teacuterrea

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

42

4132 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Esforccedilo Transverso

As figuras seguintes representam os diagramas das envolventes mais desfavoraacuteveis do

esforccedilo transverso empregues na verificaccedilatildeo de seguranccedila das lajes

Esforccedilos de Caacutelculo V23 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo V13 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

No Quadro 44 eacute feita a verificaccedilatildeo de seguranccedila da laje ao esforccedilo transverso

Figura 410 - V13 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Eforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Eforccedilos Transversos Negativos

Figura 49 - V23 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Eforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Eforccedilos Transversos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 43

Platibandas 42

421 Dimensionamento

O dimensionamento foi realizado tendo-se considerado os momentos fletores M11 M22 e

M12 e os esforccedilos axiais F11 e F22 de caacutelculo tendo as armaduras sido calculadas com recurso

ao ˝GaLa Reinforcement˝ a partir de aacutebacos de flexatildeo composta

A Figura 411 indica os eixos das lajes das platibandas

422 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Verticais e Horizontais

Nas Figuras seguintes estatildeo indicados esforccedilos das combinaccedilotildees envolventes maacuteximas e

miacutenimas de caacutelculo

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 1 m

h = 015 m

A500

fyk= 500Mpa

Rec= 4 cm

d = 011 m

Lajes Combinaccedilatildeo VEd

[kN] CRdc k ρ1 k1 σcp νmin

VRdc

[kN] Obs

LT1 Env_ELU VEd23

+ 23 012 2 0001 015 0 049 544 Verifica

VEd23- -13 012 2 0001 015 0 049 544 Verifica

Quadro 44 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila ao Esforccedilo Transverso da Laje Teacuterrea

Figura 411 - Eixos Locais das Platibandas

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

Alccedilado Tardoz Alccedilado Esquerdo

Alccedilado Direito Alccedilado Frontal

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

44

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 412 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 413 ndash M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 414 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 45

Esforccedilos de Caacutelculo F11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo F22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Armaduras horizontais e verticais

Na Figura 417 indica-se as armaduras resultantes dos caacutelculos efetuados

Figura 415 - F11 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 416 - F22 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 417 - Corte Transversal Tipo das Platibandas

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

46

423 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo da Fendilhaccedilatildeo

A fendilhaccedilatildeo foi tambeacutem analisada tendo-se constatado que as aberturas satildeo inferiores aos

maacuteximos regulamentares

Muros 43

431 Dimensionamento

O dimensionamento das paredes dos muros foi feito aos Estados Limites Uacuteltimos e de

Utilizaccedilatildeo tendo-se considerado os momentos fletores M11 M22 e M12 e os esforccedilos axiais F11

e F22 de caacutelculo

Na Figura 418 indica-se os eixos locais dos muros da cave

432 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Verticais e Horizontais

Nas Figuras 419 a 423 estatildeo indicados os esforccedilos das combinaccedilotildees envolventes maacuteximas

e miacutenimas necessaacuterios no caacutelculo das armaduras dos muros da cave

Figura 418 - Eixos Locais dos Muros da Cave

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

Alccedilado Esquerdo Alccedilado Tardoz

Alccedilado Direito Alccedilado Frontal

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 47

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

a)

b)

Figura 419 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 421 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 420 - M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

48

Esforccedilos de Caacutelculo F11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

Esforccedilos de Caacutelculo F22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Dimensionamento Orgacircnico

As paredes dos muros comportam-se como vigas-paredes e as armaduras satildeo as indicadas

na Figura 424

a) b)

Figura 423 - F22 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 422 - F11 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 424 - Identificaccedilatildeo das armaduras dos muros

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 49

Simbologia

As aacutereas das armaduras horizontais e verticais dos muros foram calculadas

independentemente nas duas direccedilotildees a partir dos esforccedilos de caacutelculo F11 + M11 e F22 + M22

tal como mostram os aacutebacos das Figuras 425 a 428

Muros do Alccedilado Frontal

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

Armaduras Muros do Alccedilado Lateral Direito

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

ndash Armaduras horizontais superiores e inferiores

ndash Armaduras horizontais

ndash Armaduras verticais

Figura 425 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Frontal

Figura 426 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Lateral Direito

B A+C

B A+C

A

B

C

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

50

Muros do Alccedilado Lateral Esquerdo

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

Muros do Alccedilado Tardoz

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

No Quadro 45 indica-se um quadro resumo das armaduras dos muros

Figura 427 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Lateral Esquerdo

Figura 428 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Tardoz

B

B

A+C

A+C

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 51

Quadro 45 - Armaduras dos Muros

Materiais

Armaduras

Armaduras C2530

fck = 25Mpa

b = 012 m

h = 11 m

A500

fyk =500Mpa

Rec = 4cm

d = 181m

Secccedilotildees Faces

Esforccedilos

de

Caacutelculo

Ashmin

[cm2m]

Ashadotada

[cm2m]

Armaduras

Esforccedilos

de

Caacutelculo

Asvmin

[cm2m]

Asv adotada

[cm2m] Armaduras

Alccedilado

Frontal

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

Alccedilado

Lateral

Direito

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

Alccedilado

Esquerdo

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

Alccedilado

Tardoz

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

433 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Transversais

As figuras seguintes representam os diagramas de esforccedilos transversos mais desfavoraacuteveis

de todos os muros na verificaccedilatildeo ao esforccedilo transverso

Esforccedilos de Caacutelculo V23 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 429 - V23 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Transversos Negativos

B A+C

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

52

Esforccedilos de Caacutelculo V13 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

O Quadro seguinte apresenta a verificaccedilatildeo do esforccedilo transverso resistente maacuteximo das

paredes dos muros

Quadro 46 - Verificaccedilatildeo do Esforccedilo Transverso Resistente Maacuteximo

Materiais

Esforccedilo Transverso Resistente Maacuteximo

C2530

fck= 25 Mpa

b = 025m

h= 185 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 181 m

Muros Combinaccedilatildeo VEd

[kN] acw ν

θ [deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

p1 ENV_ELU 70 1 054 45 1833 Verifica

Na Figura 431 indica-se as armaduras adotadas na secccedilatildeo das paredes dos muros

Figura 431 - Armaduras das Paredes

Figura 430 - V13 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Transversos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 53

434 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo da Fendilhaccedilatildeo

O controlo da fendilhaccedilatildeo foi realizado atraveacutes do programa ˝Gala Reinforcement˝ tendo-

se determinado as dimensotildees maacuteximas das fendas com base nos esforccedilos mais

condicionantes

Em que

es ndash extensatildeo meacutedia dos varotildees

ec ndash extensatildeo do betatildeo

Srm ndash espaccedilamento meacutedio entre fendas

Wm ndash espessura meacutedia das aberturas ao eixo dos varotildees

Wk ndash espessura de caacutelculo das aberturas ao eixo dos varotildees

Ws ndash espessura de caacutelculo das aberturas agrave face da secccedilatildeo

Vigas da Cobertura 44

441 Dimensionamento

O dimensionamento orgacircnico foi realizado a partir de folhas de caacutelculo em ˝Excel˝

recorrendo tambeacutem ao software ˝Gala Reinforcement˝ com base nos esforccedilos de caacutelculo

A Figura 433 indica os eixos locais das vigas

Figura 432 - Controlo de Fendilhaccedilatildeo nos Muros (025 m x 185 m)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

54

442 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Flexatildeo

O dimensionamento em relaccedilatildeo ao estado limite uacuteltimo de flexatildeo de todas as vigas estaacute

resumido no Quadro 47

Na Figura 434 representa-se os diagramas dos momentos fletores referentes agraves

envolventes das combinaccedilotildees de accedilotildees mais desfavoraacuteveis

Figura 434 - Envolvente dos Momentos Fletores das Vigas da Cobertura

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

Figura 433 - Eixos Locais das Vigas

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 55

Materiais

Armaduras de Flexatildeo das Vigas da Cobertura C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Combinaccedilatildeo

MEd

[kNm] μ ω

Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras

V11 385

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-4709 00216 00219 166 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1539 00071 00071 054 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -4858 00223 00226 171 268 84 339 3ϕ12

V121 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-7596 00349 00355 269 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1763 00081 00081 062 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5770 00265 00269 204 268 84 339 3ϕ12

V122 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6023 00277 00280 213 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1229 00099 00100 076 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5770 00284 00288 218 268 84 339 3ϕ12

V123 385

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6023 00277 00280 213 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1027 00047 00047 036 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7846 00360 00367 279 268 84 339 3ϕ12

V131 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-5766 00265 00268 204 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1828 00084 00084 064 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7890 00362 00369 280 268 84 339 3ϕ12

V132 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6177 00284 00288 218 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1262 00058 00058 044 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5766 00265 00268 204 268 84 339 3ϕ12

V133 385

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-8000 00367 00374 284 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 2164 00099 00100 076 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -6177 00284 00288 218 268 84 339 3ϕ12

Quadro 47 - Vigas da Cobertura ndash Armaduras de Flexatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

56

Materiais

Armaduras de Flexatildeo das Vigas da Cobertura C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Combinaccedilatildeo

MEd

[kNm] μ ω

Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras

V141 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-9032 00415 00424 322 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1929 00089 00089 068 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7213 00331 00337 256 268 84 339 3ϕ12

V142 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-7213 00331 00337 256 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1930 00089 00089 068 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -9120 00419 00428 325 268 84 339 3ϕ12

V15 796

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6028 00277 00281 213 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 9169 00421 00430 327 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5622 00258 00262 199 268 84 339 3ϕ12

V161 796

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-11961 00549 00565 429 268 84 452 4ϕ12

12Vatildeo 9150 00420 00429 326 268 84 452 4ϕ12

Apoio Direito -5176 00238 00241 183 268 84 452 4ϕ12

V162 241

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-5694 00261 00265 201 268 84 452 4ϕ12

12Vatildeo -3294 00151 00152 116 268 84 452 4ϕ12

Apoio Direito -11961 00549 00565 429 268 84 452 4ϕ12

V171 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-7325 00336 00342 260 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1723 00079 00079 060 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -6465 00297 00301 229 268 84 339 3ϕ12

V172 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6465 00297 00301 229 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 961 00044 00044 034 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5271 00242 00245 186 268 84 339 3ϕ12

V173 241

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-5271 00242 00245 186 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 502 00023 00023 018 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7007 00322 00327 248 268 84 339 3ϕ12

Quadro 47 - Vigas da Cobertura ndash Armaduras de Flexatildeo (cont)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 57

443 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Esforccedilo Transverso

O dimensionamento das armaduras de corte foi realizado com base na envolvente dos

esforccedilos transversos maacuteximos indicada na Figura 435 a partir de um conjunto de folhas de

caacutelculo em ˝Excel˝

Os resultados estatildeo indicados nos Quadros 48 e 49

Materiais

Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Comb

VEd

[kN]

acw ν θ

[deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

V11 385

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-4766 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 1522 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 4526 1 054 45 802 Verifica

V121 335

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6468 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo -2996 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6141 1 054 45 802 Verifica

V122 335

Apoio

Esquerdo ENV_

ELU

-5624 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2199 1 054 45 802 Verifica

Apoio Direito 5553 1 054 45 802 Verifica

V123 385

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6093 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2494 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 7081 1 054 45 802 Verifica

Quadro 48 - Dimensionamento ao Esforccedilo Transverso das Vigas da Cobertura

Figura 435 - Envolvente dos Esforccedilos Transversos das Vigas da Cobertura

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

58

Materiais

Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Comb

VEd

[kN]

acw ν θ

[deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

V131 335

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6129 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 3131 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6738 1 054 45 802 Verifica

V132 335

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-647 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2234 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 5427 1 054 45 802 Verifica

V133 385

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-7593 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 1998 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6288 1 054 45 802 Verifica

V141 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-7895 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2203 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 7624 1 054 45 802 Verifica

V142 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-7592 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2305 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 7927 1 054 45 802 Verifica

V15 796

Apoio

Esquerdo ENV_

ELU

-5985 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo -693 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6202 1 054 45 802 Verifica

V161 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-10117 1 054 46 802 Verifica

12Vatildeo -10996 1 054 47 802 Verifica

Apo Direito 6350 1 054 48 802 Verifica

V162 241

Ap Esquerdo ENV_

ELU

5268 1 054 49 802 Verifica

12Vatildeo -684 1 054 50 802 Verifica

Ap Direito 8788 1 054 51 802 Verifica

V171 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6557 1 054 52 802 Verifica

12Vatildeo -1933 1 054 53 802 Verifica

Ap Direito 6997 1 054 54 802 Verifica

V172 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6399 1 054 55 802 Verifica

12Vatildeo -1365 1 054 56 802 Verifica

Ap Direito 4762 1 054 57 802 Verifica

V173 241

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6328 1 054 58 802 Verifica

12Vatildeo -4398 1 054 59 802 Verifica

Ap Direito 6576 1 054 60 802 Verifica

Quadro 48 - Dimensionamento ao Esforccedilo Transverso das Vigas da Cobertura (cont)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 59

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas Secccedilotildees Combinaccedilatildeo ρwmin

min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m] max

swA

s

[cm2m]

sw

adoptado

A

s

[cm2m]

Nordm

Ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m)]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

slmaacutex

[mm]

stmaacutex

[mm] Estribos

V11

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 185 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 059 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 175 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V121

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 250 3105 250 2 13 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 116 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 238 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V122

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 218 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 085 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 215 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V123

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 236 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 097 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 274 3105 274 2 14 201 495 495 ϕ8025

V131

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 237 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 121 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 261 3105 261 2 13 201 495 495 ϕ8025

V132

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 251 3105 251 2 13 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 087 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 210 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V133

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 294 3105 294 2 15 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 077 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 243 3105 243 2 12 201 495 495 ϕ8025

Quadro 49 - Armaduras de Esforccedilo Transverso nas Vigas da Cobertura

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

60

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck= 25 Mpa

b= 03 m

h= 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas Secccedilotildees Combinaccedilatildeo ρwmin min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m]

max

swA

s

[cm2m

]

sw

adoptado

A

s

[cm2m]

Nordm

ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m

]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

slmaacutex

[mm]

stmaacutex

[mm] Estribos

V141

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 306 3105 306 2 15 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 085 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 295 3105 295 2 15 201 495 495 ϕ8025

V142

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 294 3105 294 2 15 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 089 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 307 3105 307 2 15 201 495 495 ϕ8025

V15

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 232 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 027 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 240 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V161

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 406 3105 406 2 20 251 495 495 ϕ802

12Vatildeo 00008 240 046 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 273 3105 273 2 14 201 495 495 ϕ8025

V162

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 235 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 032 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 420 3105 420 2 21 251 495 495 ϕ8025

V171

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 325 3105 325 2 16 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 099 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 373 3105 373 2 19 201 495 495 ϕ8025

V172

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 354 3105 354 2 18 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 078 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 284 3105 284 2 14 201 495 495 ϕ8025

Quadro 49 - Armaduras de Esforccedilo Transverso nas Vigas da Cobertura (cont)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 61

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4cm

d = 066 m

Vigas Secccedilotildees Combinaccedilatildeo ρwmin

min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m]

max

swA

s

[cm2m]

sw

adoptado

A

s

[cm2m]

nordm ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

slmaacutex

[mm]

stmaacutex

[mm]

Estribos

V173

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 392 3105 392 2 20 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 283 3105 283 2 14 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 441 3105 441 2 22 251 495 495 ϕ8025

Quadro 49 - Armaduras de Esforccedilo Transverso nas Vigas da Cobertura (cont)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

62

444 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo - Fendilhaccedilatildeo

O dimensionamento aos estados limites de fendilhaccedilatildeo foi efetuado aplicando os criteacuterios

do EC2 atraveacutes de uma folha de caacutelculo em ˝Excel˝ e recorrendo tambeacutem ao software ˝Gala

Reinforcement˝

Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo

Materiais

Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo C2530

fck = 25 Mpa

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

Viga Combinaccedilatildeo fcteff

[MPa] kc k

Act

[cm2m]

Asmins

[cm2m]

V030mx070m ENV_ELU 26 04 1 1050 218

Conclusatildeo Todas as armaduras longitudinais das vigas da cobertura tecircm armaduras

superiores agrave armadura miacutenima de fendilhaccedilatildeo

Espaccedilamentos Maacuteximos dos Varotildees

O limite maacuteximo de abertura de fendas wmax natildeo pode ser superior a 03 mm uma vez que

todas as vigas satildeo da classe de exposiccedilatildeo XC2

A verificaccedilatildeo das aberturas das fendas foi realizada nas secccedilotildees dos apoios das vigas

Na Figura 436 estaacute indicada a verificaccedilatildeo para a secccedilatildeo mais desfavoraacutevel de uma das

vigas tendo-se verificado que a abertura maacutexima eacute de 0279 mm inferior ao valor maacuteximo

admissiacutevel

445 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Deformaccedilatildeo

Uma vez que as vigas foram dimensionadas de modo a satisfazerem os limites vatildeoaltura

de acordo com o EC2 considera-se que as flechas natildeo excedem os limites estabelecidos

Quadro 410 - Vigas de Coberturas - Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo

Figura 436 - Estado Limite de Fendilhaccedilatildeo na Secccedilatildeo do Apoio de uma das Vigas

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 63

Nota Em relaccedilatildeo agraves vigas de fundaccedilatildeo do Edifiacutecio o dimensionamento encontra-se no Anexo I

Pilares 45

451 Dimensionamento

Os pilares foram dimensionados a partir da anaacutelise direta dos ficheiros de resultados dos

esforccedilos NEdx + MEy + MEdz para as combinaccedilotildees mais desfavoraacuteveis determinados no

˝SAP2000˝ em relaccedilatildeo aos estados limites uacuteltimos

O dimensionamento orgacircnico foi feito com recurso agraves expressotildees das secccedilotildees sujeitas agrave

flexatildeo desviada com compressatildeo e ou traccedilatildeo a partir do software ˝Gala Reinforcement˝

considerando para os materiais o betatildeo da classe C2530 e o accedilo das armaduras ordinaacuterias

A500NR

De modo a facilitar o dimensionamento dos pilares criaram-se diferentes grupos com base

nos esforccedilos da mesma ordem de grandeza

a)

b)

Pilares Grupos

Secccedilotildees

[m x m] h

[m] a b

P11

A

035 035 185

P12 035 035 185

P13 035 035 185

P14 035 035 185

P15

B

035 035 185

P16 035 035 185

P17 035 035 185

P18 035 035 185

P19 C

035 035 185

P110 035 035 185

P111 D

035 035 185

P112 035 035 185

Figura 437 - Identificaccedilatildeo dos Grupos de Pilares ndash a) Vista em 3D b) Vista em Planta

Quadro 411 - Grupos e Geometria dos Pilares

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

64

452 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Longitudinais

O dimensionamento foi realizado de modo a verificar se os esforccedilos de caacutelculo para as

combinaccedilotildees de accedilotildees dos estados limites uacuteltimos mais condicionantes eram inferiores agrave

capacidade resistente das secccedilotildees previamente arbitradas (geometria e armaduras)

Os quadros e graacuteficos seguintes resumem o estudo das secccedilotildees dos diferentes grupos de

pilares a partir dos esforccedilos determinados no ˝SAP2000˝ tendo-se recorrido ao ˝Gala

Reinforcement˝ e tambeacutem a folhas elaboradas em ˝Excel˝ para as diferentes verificaccedilotildees

Pilares do Grupo A

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

Quadro 413 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo A

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 1587 kN (Compressatildeo)

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 2315 kN (Compressatildeo)

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wxx2) -15870 4007 1825

ELUT+

(Wy2) -23154 1643 712

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armadura

adotada

035 m x 035 m 245 905 49 8ϕ12

Figura 438 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N= - 1587 kN b) N= - 2315 kN

Quadro 412 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo A

Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 65

Pilares do Grupo B

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

Quadro 415 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo B

Pilares do Grupo C

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 804 kN (Compressatildeo)

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wxx1) -8040 -2080 3922

ELUT+(Wyy1) -10220 -3626 -3583

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armadura

adotada

035 m x 035 m 245 905 49 8ϕ12

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wyy1) -14467 -1189 1836

ELUE1y -10730 7014 1452

Quadro 414 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo B

Figura 439 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 804 kN b) N = - 1022 kN

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100M

z

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 1022 kN (Compressatildeo)

Quadro 416 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo C

Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

66

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

Quadro 417 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo C

Pilares do Grupo D

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armadura

adotada

035 m x 035 m 245 1257 49 4ϕ16+4ϕ12

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wyy1) -11142 -1273 -2928

ELUE1y -9015 1804 937

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 1073 kN (Compressatildeo)

Quadro 418 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo D

Figura 441 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 11142 kN b) N = - 9015 kN

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 mx 035m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 11142 kN (Compressatildeo)

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 mx 035m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 9015 kN (Compressatildeo)

-80

-40

0

40

80

-80 -40 0 40 80

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 14467 kN (Compressatildeo)

Figura 440 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 14467 kN b) N = - 1073 kN

Capacidade

Resistente Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 67

Quadro 419 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo D

Nota As armaduras consideradas para todos os pilares verificam a seguranccedila aos estados

limites uacuteltimos de flexatildeo composta

453 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Transversais (Cintas)

A partir dos esforccedilos transversos maacuteximos das combinaccedilotildees dos estados limites uacuteltimos

foram realizados os caacutelculos para o dimensionamento das armaduras transversais de acordo

com os elementos indicados nos Quadros 420 e 421

Quadro 420 - Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo

Materiais Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo

C2530

fck = 25 Mpa

b = 035 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

Pilares Secccedilotildees

VEdy

[kN]

VEdz

[kN]

acw ν θ [deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

PA 035m x 035m 2348 4087 1 054 45 439 Verifica

PB 035m x 035m 3741 3851 1 054 45 439 Verifica

PC 035m x 035m 1739 1301 1 054 45 439 Verifica

PD 035m x 035m 4596 3133 1 054 45 439 Verifica

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armaduras

adotadas

035 m x 035 m 245 1257 49 4ϕ16+4ϕ12

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

68

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4cm

Grupos

de Pilares Secccedilotildees

ρwmin

min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m]

max

swA

s

[cm2m]

[cm2m]

Nordm

Ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

sclmaacutex

[mm] Estribos

PA 035m x 035m 00008 280 337 3623 337 2 17 335 160 ϕ8015

PB 035m x 035m 00008 280 319 3623 319 2 16 335 160 ϕ8015

PC 035m x 035m 00008 280 154 3623 154 2 14 335 160 ϕ8015

PD 035m x 035m 00008 280 421 3623 421 2 21 335 160 ϕ8015

A Figura 442 representa a pormenorizaccedilatildeo das armaduras nos pilares

Quadro 421 - Cintas nos Pilares

Figura 442 - Armaduras nos Pilares

8ϕ12

Cintas ϕ8015

sw

adoptado

A

s

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 69

454 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo - Fendilhaccedilatildeo

Os estados limites de fendilhaccedilatildeo dos pilares foram analisados pelo ˝Gala Reinforcement˝

e tambeacutem em folhas de caacutelculo em ˝Excel˝

Armaduras Miacutenimas de Fendilhaccedilatildeo

Materiais

Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo C2530 fck= 25Mpa

A500 fyk= 500Mpa

Grupos

de

Pilares

fcteff

[MPa] kc k

Act

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

PA 26 04 1 613 127

PB 26 04 1 613 127

PC 26 04 1 613 127

PD 26 04 1 613 127

Nota Todas as armaduras longitudinais dos pilares tecircm uma armadura superior agrave armadura

miacutenima de fendilhaccedilatildeo verificando assim o estado limite de fendilhaccedilatildeo

Espaccedilamento Maacuteximos dos Varotildees

O limite maacuteximo de abertura de fendas wmax considerado foi de 03 mm uma vez que os

pilares da estrutura pertencem agrave classe de exposiccedilatildeo XC2

A verificaccedilatildeo das aberturas das fendas foi realizada nas secccedilotildees dos pilares conforme

indicado na Figura 442

Quadro 422 - Armaduras Miacutenimas de Fendilhaccedilatildeo dos Pilares

Figura 443 - Estado Limite de Fendilhaccedilatildeo nas Secccedilotildees dos Pilares

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

70

Sapatas 46

461 Dimensionamento

As sapatas foram calculadas segundo os criteacuterios gerais definidos na Memoacuteria Descritiva

De acordo com o que foi referido no preacute-dimensionamento os momentos fletores dos

pilares satildeo absorvidos diretamente pelas vigas de fundaccedilatildeo

As sapatas foram dimensionadas para as combinaccedilotildees raras e apenas para os esforccedilos

axiais provenientes da superestrutura a que se juntaram tambeacutem os pesos proacuteprios e da terra

sobre as sapatas

O caacutelculo das armaduras foi feito pelo Meacutetodo de Labelle a partir das seguintes expressotildees

462 Estados Limites Uacuteltimos ndash Resistecircncia agrave Rotura por Corte

Os Quadros 423 424 e 425 resumem todas verificaccedilotildees realizadas no caacutelculo das

sapatas

( )

8 ( )

tsd x osx bsd

syd syd

F A aA N

f B d f B

(Eq 41)

( )

8 ( )

tsd y osy bsd

syd syd

F B aA N

f B d f A

(Eq 42)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 71

Quadro 423 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila do Solo ndash Combinaccedilotildees Siacutesmicas

Sapatas

Betatildeo C2530

fcd = 167 Mpa

Accedilo A500

fyd = 435 Mpa Peso

de

Terra

[kN]

Peso

da

Sapata

[kN]

Combinaccedilatildeo Siacutesmica

Verificaccedilatildeo

Geometria Combinaccedilatildeo

Siacutesmica

A

[m]

B

[m]

H

[m]

H1

[m]

ao

[m]

bo

[m] Combinaccedilotildees

F3

[kN]

Nb

[kN] σsolo

[kNm2]

2σadm

[kNm2] σsolo le 2σadm Raacutecio

S11 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 10156 11847 7582 500 Verifica 015

S12 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 18417 20107 12868 500 Verifica 026

S13 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 19366 21056 13476 500 Verifica 027

S14 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 11036 12726 8145 500 Verifica 016

S15 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 16485 18175 11632 500 Verifica 023

S16 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 16372 18062 11560 500 Verifica 023

S17 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 10002 11692 7483 500 Verifica 015

S18 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 19535 21225 13584 500 Verifica 027

S19 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 25289 26980 17267 500 Verifica 035

S110 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 14129 15819 10124 500 Verifica 020

S21 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 4341 6032 3860 500 Verifica 008

S22 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 7219 8909 5702 500 Verifica 011

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

72

Quadro 424 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila do Solo ndash Combinaccedilotildees Raras

Sapatas

Betatildeo C2530

fcd = 167 MPa

Accedilo A500

fyd = 435 MPa Peso

de

Terra

[kN]

Peso

das

Sapata

s

[kN]

Combinaccedilatildeo Rara Verificaccedilatildeo

Geometria Combinaccedilatildeo Rara

A

[m]

B

[m]

H

[m]

H1

[m]

ao

[m]

bo

[m] Combinaccedilotildees

F3

[kN]

Nb

[kN]

σsolo

[kNm2]

σadm

[kNm2]

σsolole σadm Raacutecio

S11 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wxx1) 12505 14196 9085 250 Verifica 036

S12 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wyy1) 18620 20310 12999 250 Verifica 052

S13 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wyy1) 19575 21265 13610 250 Verifica 054

S14 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wyy1) 13704 15394 9852 250 Verifica 039

S15 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wxx1) 16775 18465 11817 250 Verifica 047

S16 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wyy1) 16850 18540 11865 250 Verifica 047

S17 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wy1) 12393 14083 9013 250 Verifica 036

S18 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wx1) 19613 21303 13634 250 Verifica 055

S19 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wyy1) 27681 29371 18797 250 Verifica 075

S110 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_Wx1(T-) 14548 16238 10393 250 Verifica 042

S111 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T+(Wy1) 6943 8634 5525 250 Verifica 022

S112 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T+(Wy1) 11365 13055 8355 250 Verifica 033

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 73

Sapatas

Peso

das

Sapatas

[kN]

Peso

de

Terra

[kN]

Esforccedilos da Estrutura Armaduras Direccedilatildeo X Armaduras Direccedilatildeo Y

Combinaccedilatildeo

Siacutesmica

Combinaccedilatildeo

Fundamental

Comb

Siacutesmica

Comb

Fund ArmX

Comb

Siacutesmica

Comb

Fund ArmY

Comb

(ELU)

F3

[kN]

Nbsd

[kN]

Comb

(ELU)

F3

[kN]

Nbsd

[kN]

Asxcalculo

[cm2m]

Asxcalculo

[cm2m]

Asy calculo

[cm2m]

Asy calculo

[cm2m]

S11 1172 518 E1x 10156 11847 T-(Wxx1) 17666 19357 091 148 ϕ12015 091 148 ϕ12015

S12 1172 518 E1x 18417 19588 SC1+SC2

(T+)

25289 26980 150 207 ϕ12015 150 207 ϕ12015

S13 1172 518 E1x 19366 20538 SC1+SC2

(T+)

25289 26980 157 207 ϕ12015 157 207 ϕ12015

S14 1172 518 E1x 11036 12208 T-(Wyy1) 19305 20996 094 161 ϕ12015 094 161 ϕ12015

S15 1172 518 E1x 16485 17657 SC1+SC2

(T+)

22669 24359 135 187 ϕ12015 135 187 ϕ12015

S16 1172 518 E1x 16372 17544 SC1+SC2

(T+)

22832 24523 134 188 ϕ12015 134 188 ϕ12015

S17 1172 518 E1x 10002 11174 T-(Wy1) 17664 19354 086 148 ϕ12015 086 148 ϕ12015

S18 1172 518 E1x 19535 20707 SC1+SC2

(T+)

26381 28071 159 215 ϕ12015 159 215 ϕ12015

S19 1172 518 E1x 25289 26461 T-(Wyy1) 37752 39442 203 302 ϕ12015 203 302 ϕ12015

S110 1172 518 E1x 14129 15301 SC2

(Wx1T-)

19716 21406 117 164 ϕ12015 117 164 ϕ12015

S111 1172 518 E1x 4341 5513 T+(Wy1) 10247 11937 042 091 ϕ12015 042 091 ϕ12015

S112 1172 518 E1x 7219 8390 T+(Wy1) 16327 18017 064 138 ϕ12015 064 138 ϕ12015

Quadro 425 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila das Sapatas

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

75

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

O dimensionamento da estrutura do piso metaacutelico consistiu na verificaccedilatildeo de seguranccedila

dos pilares e das vigas que formam esta estrutura a partir dos esforccedilos de caacutelculo

determinados no ˝SAP2000˝

Foram realizadas todas as verificaccedilotildees de seguranccedila para as secccedilotildees transversais e para os

elementos conforme o EC3

Recorreu-se tambeacutem ao programa ˝SemiComp˝ e a folhas de caacutelculo em ˝Excel˝ de modo

a comparar os resultados obtidos nas diversas verificaccedilotildees

O piso metaacutelico eacute constituiacutedo por um esqueleto formado por pilares e vigas principais com

perfis IPE100 e vigas secundaacuterias cujos perfis satildeo T50x6

Todo este conjunto estaacute ligado por um pavimento em accedilo em chapa xadrez 57 mm

Dimensionamento 51

511 Caracteriacutesticas Geomeacutetricas e Propriedades das Secccedilotildees Transversais

A verificaccedilatildeo da resistecircncia das secccedilotildees foi realizada a partir das caracteriacutesticas

geomeacutetricas dos perfis com base nas informaccedilotildees recolhidas na tabela de perfis laminados da

˝Arbed˝

Nos Quadros 51 e 52 indicam-se as carateriacutesticas geomeacutetricas dos perfis metaacutelicos

utilizados

Figura 51 - Vista em 3D do Piso Metaacutelico

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

76

Quadro 51 - Propriedades e Caracteriacutesticas Geomeacutetricas - Perfil IPE 100

fy

[MPa]

E

[MPa]

G

[kgm]

L

[m]

h

[mm]

b

[mm]

tw

[mm]

tf

[mm]

A

[mm2]

r

[mm]

235 210 81 168 100 55 41 57 1032 7

Eixo de Maior ineacutercia y-y Eixo de Menor Ineacutercia z-z Iy

[cm4]

Wely

[cm3]

Wply

[cm3]

iy

[cm]

Avz

[cm2]

Iz

[cm4]

Welz

[cm3]

Wplz

[cm3]

iz

[cm]

Avy

[cm2]

It

[cm4]

Iw

[cm6]

171 342 3941 407 508 1592 579 915 124 508 12 350

Quadro 52 - Propriedades e Carateriacutesticas Geomeacutetricas - Perfil T50x6

fy

[MPa]

E

[MPa]

G

[kgm]

L

[m]

h

[mm]

b

[mm]

s = t

[mm]

r

[mm]

A

[mm2]

235 210 444 06 50 50 6 6 564

Eixo x-x Eixo y-y

_ Ix

[cm4]

IxVx

[cm3]

ix

[cm]

Iy

[cm4]

IyVy

[cm3]

iy

[cm]

121 336 146 606 242 103

512 Classificaccedilatildeo da Classe das Secccedilotildees Transversais

Os Quadros 53 e 54 referem todos os passos empregues na classificaccedilatildeo das classes das

secccedilotildees transversais

Material Classificaccedilatildeo do Banzo Classificaccedilatildeo da Alma Classe agrave

Flexatildeo

+ Compressatildeo Accedilo S235 JR

fy = 235 MPa

ɛ= 1

c

[mm] c tf 9 ɛ

c

[mm] c tw 33 ɛ

1845 32 9 Banzo da

Classe 1 746 182 33

Alma da

Classe 1 1

Quadro 54 - Classificaccedilatildeo das Secccedilotildees do Perfil T50 x 6

Material Classificaccedilatildeo do Banzo Classificaccedilatildeo da Alma Classe agrave

Flexatildeo Accedilo 235 JR

fy = 235 MPa

ɛ= 1

c

[mm] c t 9 ɛ

c

[mm] c t 33 ɛ

16 27 10 Banzo da

Classe 1 38 63 33

Alma da

Classe 1 1

Quadro 53 - Classificaccedilatildeo das Secccedilotildees do Perfil IPE 100

f

c9 ε

t

w

c33 ε

t

f

c9 ε

t

w

c33 ε

t

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 77

Dimensionamento das Secccedilotildees Transversais e dos Elementos dos Pilares e das 52

Vigas

Os elementos que constituem os pilares e as vigas foram dimensionados recorrendo aos

processos indicados no Quadro 55

Quadro 55 - Processos utilizados no dimensionamento da Estrutura Metaacutelica

Processos de Caacutelculo Resistecircncia das Secccedilotildees

Transversais

Resistecircncia dos

Elementos

1 ndash Folha de Caacutelculo

em ˝Excel˝

Esforccedilo Axial de Compressatildeo

Momento Fletor e Esforccedilo

Transverso

Flexatildeo Composta

Flexatildeo Desviada

Flexatildeo Composta com

Esforccedilo Transverso

Encurvadura por

Compressatildeo

Encurvadura Lateral

Flexatildeo Composta

com Compressatildeo

2 ndash ˝SAP 2000˝

3 ndash ˝SemiComp˝

(+˝LTBeam˝)

4 ndash Comparaccedilatildeo dos

Resultados

Dimensionamento dos Pilares IPE 100 53

Estados Limites Uacuteltimos - Verificaccedilatildeo da Resistecircncia das Secccedilotildees e dos Elementos

mais solicitados

Foi realizada uma anaacutelise aos estados limites uacuteltimos dos perfis IPE100 que constituem os

montantes da estrutura metaacutelica tendo-se escolhido o pilar com maior raacutecio obtido no

programa de elementos finitos

No Quadro 56 apresentam-se os raacutecios de todos os pilares para a combinaccedilatildeo

condicionante dos estados limites uacuteltimos

Quadro 56 - Raacutecios dos Pilares

Nordm

Barra Perfil Tipo Combinaccedilotildees Raacutecio

537 IPE100 Pilar ELU 037

549 IPE100 Pilar ELU 034

528 IPE100 Pilar ELU 033

582 IPE100 Pilar ELU 032

534 IPE100 Pilar ELU 032

562 IPE100 Pilar ELU 030

552 IPE100 Pilar ELU 029

525 IPE100 Pilar ELU 028

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

78

Quadro 56 - Raacutecios dos Pilares (cont)

Nordm

Barra Perfil Tipo Combinaccedilotildees Raacutecio

585 IPE100 Pilar ELU 028

565 IPE100 Pilar ELU 026

513 IPE100 Pilar ELU 025

517 IPE100 Pilar ELU 025

515 IPE100 Pilar ELU 024

541 IPE100 Pilar ELU 022

545 IPE100 Pilar ELU 022

520 IPE100 Pilar ELU 022

532 IPE100 Pilar ELU 022

554 IPE100 Pilar ELU 022

539 IPE100 Pilar ELU 022

558 IPE100 Pilar ELU 021

533 IPE100 Pilar ELU 021

524 IPE100 Pilar ELU 021

504 IPE100 Pilar ELU 021

543 IPE100 Pilar ELU 021

522 IPE100 Pilar ELU 021

556 IPE100 Pilar ELU 021

502 IPE100 Pilar ELU 020

478 IPE100 Pilar ELU 020

490 IPE100 Pilar ELU 019

560 IPE100 Pilar ELU 019

547 IPE100 Pilar ELU 019

530 IPE100 Pilar ELU 019

506 IPE100 Pilar ELU 018

482 IPE100 Pilar ELU 017

480 IPE100 Pilar ELU 017

481 IPE100 Pilar ELU 017

487 IPE100 Pilar ELU 017

498 IPE100 Pilar ELU 017

580 IPE100 Pilar ELU 017

496 IPE100 Pilar ELU 016

493 IPE100 Pilar ELU 015

477 IPE100 Pilar ELU 015

574 IPE100 Pilar ELU 010

579 IPE100 Pilar ELU 008

567 IPE100 Pilar ELU 007

571 IPE100 Pilar ELU 007

569 IPE100 Pilar ELU 007

572 IPE100 Pilar ELU 006

483 IPE100 Pilar ELU 006

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 79

Esforccedilos de Caacutelculo para a combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel

Os esforccedilos de caacutelculo do pilar com maior raacutecio correspondente agrave combinaccedilatildeo mais

desfavoraacutevel estatildeo indicados na Figura 53 e no Quadro 57

Diagramas de Esforccedilos de Caacutelculo

NEd

[kN]

MyEd

[kNm]

MzEd

[kNm]

VyEd

[kN]

VzEd

[kN]

Quadro 57 - Esforccedilos de Caacutelculo mais desfavoraacuteveis na secccedilatildeo do Pilar

Esforccedilos Atuantes de Caacutelculo

NED

[kN]

MyED

[kNm]

MzED

[kNm]

VyEd

[kN]

VzEd

[kN]

-2676 -013 -012 -007 -008

Figura 53 - Diagramas de Esforccedilos de Caacutelculo

Figura 52 ndash Raacutecios de Dimensionamento da Combinaccedilatildeo mais condicionante do pilar IPE100

˝SAP 2000˝

Nordm

Barra Perfil Tipo Comb Raacutecio

537 IPE100 Pilar ELU 037

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

80

531 Processos de Caacutelculo

1ordm Processo - Dimensionamento pelas Folhas de Caacutelculo em ˝Excel˝

O dimensionamento em ˝Excel˝ permitiu proceder agraves seguintes verificaccedilotildees

Resistecircncia das Secccedilotildees Transversais

Quadro 58 ndash Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Axial de Compressatildeo

Quadro 59 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo

Quadro 510 - Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Transverso

Esforccedilo Transverso

Eixo y-y Eixo z-z Encurvadura por Esforccedilo

Transverso

VyEd

[kN]

VplyRd

[kN]

VzED

[kN]

VplzRd

[kN]

ɛ η

007 6892 0001 Verifica 008 6895 0001 Verifica 244 1 1 72 Verifica

Esforccedilo Axial de Compressatildeo

NED(-)

[kN]

NcRd

[kN]

2676 24252 011 Verifica

Momento Fletor

Eixo y-y Eixo z-z

MyED

[kNm]

Mplrdy

[kNm]

yEd

cyRd

M

M

yEd

cyRd

10M

M

MzED

[kNm]

MplzRd

[kNm]

zEd

czRd

M

M

zEd

czRd

10M

M

013 926 001 Verifica 012 215 013 Verifica

Ed

cRd

N

N

Ed

cRd

10N

N

yEd

cyRd

V

V

yEd

cyRd

10V

V

zEd

czRd

V

V

zEd

czRd

10V

V

w

w

h

t

ε72 times

η

w

w

h ε 72 times

t η

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 81

Quadro 511 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Composta (M+N)

Flexatildeo Composta (M+N)

Eixo y-y Eixo z-z

1ordf Condiccedilatildeo 2ordf Condiccedilatildeo

Natildeo eacute

necessaacuterio

minorar o

MplRd

Natildeo eacute

necessaacuterio

minorar o

MplRd

025NplRd NEd le 025 NplRd

6063 Verifica 4818 Verifica 9261 0014 Verifica 9635 Verifica 215 006 Verifica

Quadro 512 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Desviada

Flexatildeo Composta com Esforccedilo Transverso (M+N+V)

Eixo y-y Eixo z-z

ρy

1ordf Condiccedilatildeo 2ordf Condiccedilatildeo Natildeo eacute necessaacuterio

minorar o MplRd n le 020 05VRd VEd le 05VRd

Natildeo eacute necessaacuterio

minorar o MplRd

025 NRd NEd le 025 NRd 05VRd VEd le 05VRd MNVyRd le MplyRd MNVzRd le MplzRd

1 6063 Verifica 3446 Verifica 926 Verifica 3447 Verifica 215

Flexatildeo Desviada

α = 5n 1 yEd zEd

NyRd NzRd

M M

M M

yEd zEd

NyRd NzRd

10M M

M M

2 1 0056 Verifica

w w

M0

05 h t

w wEd

M0

05 h t

γN

NyRd plyRd=M M

yEd

NyRd

M

M

yEd 10

NyRd

M

M w w y

M0

h t

γ

f w w yEd

M0

h t

γ

fN

NzRd plzRd=M M

zEd

NzRd

M

M

zEd10

NzRd

M

M

Quadro 513 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Composta com Esforccedilo Transverso (M+N+V)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

82

Elementos Uniformes Comprimidos - Colunas

Curva de Encurvadura Encurvadura segundo o Eixo mais Resistente y-y Encurvadura segundo o Eixo menos Resistente z-z

h

b

tf

[mm]

Curva

eixo

y-y

Curva

eixo

z-z

βA λ1 αy Lcry λy y

y y 02y

NbyRd

[kN]

Ed

byRd

10N

N αz Lcrz λz

z

z z z 02

NbRdz

[kN]

Ed

bzRd

10N

N

18 57 a b 1 939 021 168 413 044 062 094 Verifica 2285 Verifica 034 168 1355 14 175 036 Verifica 8831 Verifica

Elementos Uniformes em Flexatildeo - Resistecircncia agrave Encurvadura

Encurvadura Lateral

Tipo de

diagrama de

Momentos em y

kz C1 Mcr

[kNm]

Wy

[cm3] LT

LT0

LT LT0

h

b

Curva de

Encurv

Lateral

αLT β LT LT

MbRdy

[kNm]

Ed

bRdy

10M

M

10 188 23 3941 064 04

Com risco de

bambeamento 182 b 034 075 070 090 832 Verifica

Quadro 514 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura por Compressatildeo

Quadro 515 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura Lateral

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 83

Resistecircncia do Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo ndash Colunas - Viga

Quadro 518 - Flexatildeo Composta com Compressatildeo

c) Flexatildeo Composta com Compressatildeo Colunas - Viga

Eq661 le 1

Eq662 le 1

012 001 0029 016 Verifica 030 0014 0048 037 Verifica

a) Caacutelculo dos Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes

a1) Cmy - Flexatildeo na direccedilatildeo do Eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo z-z

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de

Diagramas de

Momentos

Tipo de

Carga Ѱy Cmy

168 0 013 Linear Uniforme 0 06

a2) Cmz - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo z-z e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Lz

[m]

MEdzesq

[kNm]

MEdzdir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱz Cmz

168 0 012 Linear Uniforme 0 06

a3) CmLT - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱy CmLT

168 0 013 Linear Uniforme 0 06

b) Fatores de Interaccedilatildeo kij ndash Meacutetodo

Alternativo 2

kyy kyz kzy kzz

06 051 091 085

Ed

y

y

M1

A

χγ

N

f

yEd

yyply y

LTM1

k

χγ

M

W fzEd

yzplz y

M1

k timestimes

γ

M

W f

yEd zEdEdyy yz

ply plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA times times

χ χ timesγ γ γ

y y

y

M MN

f W f W f

Ed

y

z

M1

A

χγ

N

fyEd

zyply y

LTM1

k timestimes

χ timesγ

M

W fzEd

zzplz y

M1

k times

γ

M

W f

yEd zEdEdzy zz

ply y plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA

χ χγ γ γ

y

z

M MN

f W f W f

Quadro 517 - Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes Quadro 516 ndash Fatores de Interaccedilatildeo kij

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

84

2ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelo ˝SAP2000˝

Apresenta-se na Figura 54 os resultados do dimensionamento da folha de caacutelculo do

˝SAP2000˝ que inclui os seguintes itens

1 ndash Identificaccedilatildeo do nordm da barra perfil comprimento combinaccedilatildeo de accedilatildeo classe de secccedilatildeo

2 ndash Caracteriacutesticas e propriedades geomeacutetricas do perfil

3 ndash Esforccedilos de caacutelculo para a combinaccedilatildeo que conduz a um maior raacutecio

4 ndash Dimensionamento da secccedilatildeo agrave flexatildeo composta com compressatildeo

5 ndash Dimensionamento agrave encurvadura por compressatildeo

6 e 7 ndash Dimensionamento agrave encurvadura lateral

8 ndash Fatores de Interaccedilatildeo

1

2

3

4

5

Figura 54 - Folha de Dimensionamento do ˝SAP2000 ˝ para o Pilar IPE100 mais solicitado

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 85

3ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelo ˝SemiComp˝

Este software foi utilizado para a verificaccedilatildeo da secccedilatildeo mais esforccedilada e tambeacutem do

elemento agrave flexatildeo composta com compressatildeo conforme os resultados indicados nas Figuras

55 56 e 57

6

7

8

Figura 54 - Folha de Dimensionamento do ˝SAP2000 ˝ para o Pilar IPE100 mais solicitado (cont)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

86

Verificaccedilatildeo da Secccedilatildeo

Figura 55 - Folha de Caacutelculo do ˝SemiComp˝ - Verificaccedilatildeo da Secccedilatildeo Transversal

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 87

Verificaccedilatildeo do Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo

Figura 56 - Folha de Caacutelculo do ˝SemiComp˝ - Verificaccedilatildeo para o Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

88

Nota Para a utilizaccedilatildeo do software ˝SemiComp˝ foi necessaacuterio determinar previamente o

momento criacutetico tendo-se utilizado para esta finalidade o software ˝LTBeam˝ cujo

resultado estaacute indicado na Figura 57

532 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Verificaccedilatildeo de Seguranccedila aos Estados Limites de

Deformaccedilatildeo

A verificaccedilatildeo de seguranccedila aos estados limites de utilizaccedilatildeo foi determinada com base nos

deslocamentos horizontais nas direccedilotildees x e y determinados no ˝SAP2000˝

No Quadro 519 apresentam-se os deslocamentos maacuteximos e os valores admissiacuteveis para o

pilar mais condicionante

Quadro 519 - Deslocamento Horizontal Maacuteximo do Pilar

Elemento H300

[cm]

δx

[cm] δx le H300

δy

[cm] δy le H300

Pilar

IPE100 168300 = 056 0008 Verifica 0015 Verifica

A verificaccedilatildeo de seguranccedila aos estados limites de utilizaccedilatildeo foi realizada com base nos

deslocamentos horizontais nas direccedilotildees x e y determinados no ˝SAP2000˝

Figura 57 - Determinaccedilatildeo do Momento Critico - ˝LTBeam˝

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 89

52 Dimensionamento das Vigas IPE 100

Estados Limites Uacuteltimos - Verificaccedilatildeo da Resistecircncia das Secccedilotildees e dos Elementos

mais solicitados

No dimensionamento aos estados limites uacuteltimos das vigas dos perfis IPE100 foi escolhida

a viga com maior raacutecio para a combinaccedilatildeo mais condicionante

No Quadro 520 apresentam-se os raacutecios de todas as vigas para a combinaccedilatildeo desfavoraacutevel

dos estados limites uacuteltimos

Quadro 520 - Raacutecios das Vigas

Nordm Barra Perfil Tipo Combinaccedilotildees Raacutecios

623 IPE100 Viga ELU 038

622 IPE100 Viga ELU 037

188 IPE100 Viga ELU 037

150 IPE100 Viga ELU 036

148 IPE100 Viga ELU 036

187 IPE100 Viga ELU 035

162 IPE100 Viga ELU 035

175 IPE100 Viga ELU 035

189 IPE100 Viga ELU 035

186 IPE100 Viga ELU 034

174 IPE100 Viga ELU 034

161 IPE100 Viga ELU 033

163 IPE100 Viga ELU 033

176 IPE100 Viga ELU 033

173 IPE100 Viga ELU 032

160 IPE100 Viga ELU 032

201 IPE100 Viga ELU 029

200 IPE100 Viga ELU 029

202 IPE100 Viga ELU 028

199 IPE100 Viga ELU 028

140 IPE100 Viga ELU 020

139 IPE100 Viga ELU 020

178 IPE100 Viga ELU 019

177 IPE100 Viga ELU 019

165 IPE100 Viga ELU 018

164 IPE100 Viga ELU 018

781 IPE100 Viga ELU 018

780 IPE100 Viga ELU 018

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

90

Esforccedilos de Caacutelculo para a combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel

Na Figura 59 e no Quadro 521 apresentam-se os esforccedilos de caacutelculo da viga com maior

raacutecio correspondente agrave combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel

531 Diagramas de Esforccedilos de Caacutelculo

MyEd [kNm]

[k]

VzEd [kN]

Quadro 521 - Esforccedilos de Caacutelculo mais desfavoraacuteveis na secccedilatildeo da Viga

NED

[kN]

MyED

[kNm]

MzED

[kNm]

VyEd

[kN]

VzEd

[kN]

Sem

significado 337

Sem

significado

Sem

significado -1046

Figura 59 - Diagramas de Esforccedilos na Viga

Figura 58 - ˝SAP2000˝ - Raacutecios de Dimensionamento da Viga mais solicitada

Nordm

Barra Perfil Tipo Comb Raacutecio

623 IPE100 Viga ELU 038

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 91

533 Processos de Caacutelculo

1ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelas Folhas de Caacutelculo em ˝Excel˝

Verificaccedilotildees realizadas para a viga - IPE100

Resistecircncia das Secccedilotildees Transversais

Quadro 522 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo

Quadro 523 - Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Transverso

Esforccedilo Transverso

Eixo z-z Encurvadura por Esforccedilo

Transverso

VzEd

[kN]

VplzRd

[kN]

ɛ η

1046 6895 0152 Verifica 244 1 1 72 Verifica

Momento Fletor

Eixo y-y

MyEd

[kNm]

Mplrdy

[kNm]

yEd

cyRd

10M

M

337 926 036 Verifica

yEd

cyRd

M

M

zEd

czRd

V

V

zEd

czRd

10V

V

w

w

h

t

ε72 times

η

w

w

h ε 72 times

t η

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

92

Resistecircncia do Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo ndash Colunas-Viga

Elementos Uniformes em Flexatildeo

Encurvadura Lateral

Tipo de

Diagrama de

Momentos em y

ψ C1 kz Mcr

[kNm]

Wy

[cm3]

Curva de

Encurv

Lateral

MbyRd

0 188 1 2372 3941 063 04 Com risco de

Bambeamento 182 b 034 08 069 091 839 040 Verifica

a) Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes

a1) Cmy - Flexatildeo na direccedilatildeo do Eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo z-z

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de

Diagramas de

Momentos

Tipo de

Carga Ѱy Cmy

161 0 337 Linear Uniforme 0 06

a2) Cmz - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo z-z e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Lz

[m]

MEdzesq

[kNm]

MEdzdir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱz Cmz

161 0 0 - Uniforme 0 0

a3) CmLT - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱy CmLT

161 0 337 Linear Uniforme 0 06

b) Fatores de Interaccedilatildeo kij ndash Meacutetodo

Alternativo 2

kyy kyz kzy kzz

06 0 10 0

Quadro 524 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura Lateral

LT LT0 LT LT0 h

b LT LTΦ LTEd

byRd

M

MEd

byRd

10M

M

Quadro 526 - Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes Quadro 525 - Fatores de Interaccedilatildeo kij

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 93

Quadro 527 - Flexatildeo Composta Com Compressatildeo

a) Flexatildeo Composta com Compressatildeo Colunas - Viga

Eq661 le 1

Eq662 le 1

0 0241 0 0241 Verifica 0 0402 0 0402 Verifica

yEd

yyply y

LTM1

k

χγ

M

W fEd

y

y

M1

A

χγ

N

fzEd

yzplz y

M1

k timestimes

γ

M

W f

yEd zEdEdyy yz

ply plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA times times

χ χ timesγ γ γ

y y

y

M MN

f W f W fEd

y

z

M1

A

χγ

N

f

zEdzy

ply y

LTM1

k

χγ

M

W fzEd

zzplz y

M1

k times

γ

M

W f

yEd zEdEdzy zz

ply y plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA

χ χγ γ γ

y

z

M MN

f W f W f

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

94

2ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelo˝ SAP2000˝

Na Figura 510 apresentam-se alguns dos resultados do dimensionamento da folha de

caacutelculo do ˝SAP2000˝ utilizados na verificaccedilatildeo das secccedilotildees transversais da viga mais

esforccedilada bem como no estudo da encurvadura lateral (bambeamento)

De acordo com os diagramas de esforccedilos de caacutelculo momentos fletores e esforccedilos

transversos mais desfavoraacuteveis estudaram-se os trecircs troccedilos em que a viga ao bambeamento

Estados Limites Uacuteltimos

1ordmTroccedilo

2ordmTroccedilo

3ordmTroccedilo

Figura 510 - Folhas de Dimensionamento do ˝SAP2000˝ para a Viga IPE100

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 95

Verificaccedilotildees

Os Quadros 528 e 529 apresentam as verificaccedilotildees realizadas

Quadro 528 - Valores dos Esforccedilos em cada Troccedilo da Viga

Troccedilos Mcr

[kNm]

MbRd

[kNm]

1ordm 10483 914

2ordm 5534 880

3ordm 20371 923

Quadro 529 - Raacutecios das Secccedilotildees mais Esforccediladas e da Encurvadura da Viga

Raacutecios ndash Verificaccedilotildees

Secccedilotildees mais Esforccediladas Encurvadura

da Viga

Ed

Rd

N

N

y Ed

y Rd

M

M

z Ed

z Rd

V

V

z Ed

z Rd

M

M

y Ed

y bRd

M

M

Sem

Significado

3370363

926

10420152

6867

Sem

Significado 337

038288

Nota Uma vez que NEd eacute igual a zero e VEd le 05VRd os momentos resistentes de caacutelculo natildeo

satildeo minorados pela presenccedila deste esforccedilo

4ordm Quadro Comparativo

Nos Quadros 530 e 531 apresentam-se a comparaccedilatildeo dos diferentes resultados obtidos

Quadro 530 - Raacutecios na Viga

Folhas de

Caacutelculo ˝SAP2000˝

y Ed

y Rd

M

M 036 036

z Ed

z Rd

V

V 0152 0152

Quadro 531 - Raacutecios na Viga

Folhas de

Caacutelculo ˝SAP2000˝

Mcr

1ordm Troccedilo 15315 10483

2ordm Troccedilo 5970 5534

3ordm Troccedilo 23238 20371

MbRd

1ordm Troccedilo 926 9143

2ordm Troccedilo 926 88

3ordm Troccedilo 926 923

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

96

Conclusotildees Verifica-se no Quadro 530 que os resultados do dimensionamento pelos dois

processos conduzem a valores da mesma ordem de grandeza e inferiores agrave

unidade

Estados Limites de Serviccedilo

A verificaccedilatildeo da seguranccedila aos estados limites de utilizaccedilatildeo foi realizada com base nos

deslocamentos verticais maacuteximos para a combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel conforme se indica

na Figura 511

Quadro 532 - Deslocamento Maacuteximo da Viga

Elemento δmaxSAP2000

[cm]

δmaxEC3 = L300

[cm] δmaxSAP2000 le L300

Viga

IPE100 017 161300 = 054 Verifica

53 Ligaccedilotildees

534 Ligaccedilotildees Soldadas

As ligaccedilotildees soldadas foram dimensionadas de acordo com a informaccedilatildeo indicada na

Memoacuteria Descritiva

A Figura 512 apresenta o aacutebaco que permite de um modo simples proceder ao

dimensionamento dos cordotildees das soldaduras de acircngulo

Figura 511 - Deslocamento Maacuteximo da Viga para a Combinaccedilatildeo ELServiccedilo

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 97

Figura 512 - Aacutebaco de Dimensionamento dos Cordotildees de Soldadura de acircngulo S235 JR

Ligaccedilatildeo do Pilar ndash Viga (Soldada)

LOADS

Case Manual calculations

Mb2Ed = -337 [kNm] Bending moment in the left beam

Vb2Ed = -1046 [kN] Shear force in the left beam

Nb2Ed = -013 [kN] Axial force in the left beam

Mc2Ed = -012 [kNm] Bending moment in the upper column

Vc2Ed = -008 [kN] Shear force in the upper column

Nc2Ed = -2676 [kN] Axial force in the upper column

RESULTS

WEB PANEL - SHEAR Mb1Ed = 000 [kNm] Bending moment (right beam) [53(3)]

Mb2Ed = -337 [kNm] Bending moment (left beam) [53(3)]

Vc1Ed = 000 [kN] Shear force (lower column) [53(3)]

Vc2Ed = -008 [kN] Shear force (upper column) [53(3)]

z = 94 [mm] Lever arm [625]

VwpEd = (Mb1Ed - Mb2Ed) z - (Vc1Ed - Vc2Ed) 2

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 50 100 150 200 250 300

FwR

d [

kN]

L [mm] - Comprimento de cordatildeo

Cordotildees de Soldadura em Accedilo S235 JR

a=12mm

a=11mm

a=10mm

a=9mm

a=8mm

a=7mm

a=6mm

a=5mm

a=4mm

a=3mm

Figura 513 - Pormenor em 3D da ligaccedilatildeo Pilar - Viga

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

98

VwpEd = 3570 [kN] Shear force acting on the web panel [53(3)]

Avs = 508 [cm2] Shear area of the column web EN1993-1-1[626(3)]

Avc = 508 [cm2] Shear area EN1993-1-1[626(3)]

ds = 94 [mm] Distance between the centroids of stiffeners [6261(4)]

MplfcRd = 010 [kNm] Plastic resistance of the column flange for bending [6261(4)]

MplstuRd = 012 [kNm] Plastic resistance of the upper transverse stiffener for bending [6261(4)]

MplstlRd = 012 [kNm] Plastic resistance of the lower transverse stiffener for bending [6261(4)]

VwpRd = 09 ( Avsfywc ) (3 M0) + Min(4 MplfcRd ds (2 MplfcRd + MplstuRd + MplstlRd) ds) VwpRd = 6656 [kN] Resistance of the column web panel for shear [6261]

VwpEd VwpRd le 10 054 lt 100 verified (054)

WELD RESISTANCE Aw = 1700 [cm

2] Area of all welds [4532(2)]

Awy = 1103 [cm2] Area of horizontal welds [4532(2)]

Awz = 597 [cm2] Area of vertical welds [4532(2)]

Iwy = 28893 [cm4] Moment of inertia of the weld arrangement with respect to the hor axis [4532(5)]

max=max = 000 [MPa] Normal stress in a weld [4532(5)]

= = 000 [MPa] Stress in a vertical weld [4532(5)]

II = 000 [MPa] Tangent stress [4532(5)]

w = 080

Correlation coefficient [4532(7)]

[max2 + 3(max

2)] le fu(wM2) 000 lt 23500 verified (000)

[2 + 3(

2+II

2)] le fu(wM2) 000 lt 23500 verified (000)

le 09fuM2 000 lt 16920 verified (000)

WEAKEST COMPONENT COLUMN WEB PANEL - SHEAR

Connection conforms to the code Ratio 054

535 Ligaccedilotildees Aparafusadas

Com base no software Robot Structural Analysis Professional junta-se a justificaccedilatildeo de

uma ligaccedilatildeo aparafusada do pilar rotulado agrave laje teacuterrea de fundaccedilatildeo da cave

No Anexo II estaacute o relatoacuterio completo do caacutelculo realizado

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 99

Ligaccedilatildeo na base do Pilar Rotulado

LOADS

Case Manual calculations

NjEd = -2676 [kN] Axial force

VjEdy = -007 [kN] Shear force

VjEdz = -008 [kN] Shear force

RESULTS

COMPRESSION ZONE

COMPRESSION OF CONCRETE

c = 23 [mm] Additional width of the bearing pressure zone [625(4)]

fjd = 1994 [MPa] Design bearing resistance [625(7)]

FcRdn = 19845 [kN] Bearing resistance of concrete for compression [6282(1)]

RESISTANCES OF SPREAD FOOTING IN THE COMPRESSION ZONE

NjRd = FcRdn NjRd = 19845 [kN] Resistance of a spread footing for axial compression [6282(1)]

CONNECTION CAPACITY CHECK

NjEd NjRd le 10 (624) 013 lt 100 verified (013)

Figura 514 - Pormenor em 3D da ligaccedilatildeo na base s do Pilar Rotulado

A ndash PECcedilAS ESCRITAS

IV CONCLUSOtildeES

CONCLUSOtildeES

A realizaccedilatildeo deste trabalho permitiu a aplicaccedilatildeo praacutetica de diversos conceitos adquiridos

nas vaacuterias unidades curriculares do curso de engenharia civil possibilitando tambeacutem a

aprendizagem de novos conceitos no domiacutenio do dimensionamento de estruturas que foram

fundamentais para a realizaccedilatildeo do Projeto da Sala Eleacutetrica e do Posto de Transformaccedilatildeo

O estudo aprofundado de outros projetos em conjunto com outros conhecimentos

complementares adquiridos na anaacutelise estrutural de estruturas foram tambeacutem fundamentais

no desenvolvimento das diferentes fases deste Projeto

A elaboraccedilatildeo deste trabalho permitiu adquirir e consolidar conhecimentos nas aacutereas

referentes a

Regulamentaccedilatildeo Europeia (Eurocoacutedigos Estruturais) na parte referente da anaacutelise das

accedilotildees do vento sismo temperatura etc

Aprendizagem de softwares tais como ˝SAP2000˝ ˝GaLa Reinforcement˝

˝SemiComp˝ ˝LTBeam˝ etc

Elaboraccedilatildeo de tabelas de caacutelculo em ˝Excel˝ utilizadas quer para o dimensionamento

orgacircnico de elementos em betatildeo armado mas tambeacutem para secccedilotildees e elementos

metaacutelicos

Elaboraccedilatildeo de peccedilas desenhadas com recurso ao ˝Autocad˝

Perspetivas Futuras

O dimensionamento deste Edifiacutecio a partir de uma soluccedilatildeo totalmente metaacutelica ou em

betatildeo armado com elementos preacute-fabricados de modo a compararem-se os custos entre a

soluccedilatildeo deste Projeto e estas soluccedilotildees

Programar parte das tabelas que serviram para o dimensionamento dos elementos de betatildeo

armado e metaacutelicos com recurso agrave linguagem de Visual Basic (VBA)

Desafiar alguns colegas de curso de modo a publicar em conjunto tabelas e aacutebacos que

permitam proceder ao dimensionamento de vigas pilares e sapatas em betatildeo armado de um

modo mais ceacutelere

Page 7: A PEÇAS ESCRITAS III. MEMÓRIA JUSTIFICATIVA

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

IX

IacuteNDICE DE QUADROS

Quadro 11 - Preacute ndash Dimensionamento das Lajes da Cobertura 2

Quadro 12 - Preacute-Dimensionamento das Vigas 3

Quadro 13 - Dimensotildees dos Pilares 5

Quadro 14 - Dimensotildees dos Muros da Cave 6

Quadro 15 - Geometria das Sapatas 7

Quadro 21 - Peso Proacuteprio dos Elementos Estruturais no modelo ˝SAP2000˝ 13

Quadro 22 - Reaccedilotildees Verticais nos Apoios ˝SAP2000˝ 14

Quadro 31 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Negativa ndash Inverno 17

Quadro 32 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Positiva ndash Veratildeo 18

Quadro 33 - Determinaccedilatildeo da Pressatildeo Dinacircmica de Pico 20

Quadro 34 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo x 24

Quadro 35 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo xx 24

Quadro 36 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo y 24

Quadro 37 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo yy 25

Quadro 38 - Accedilatildeo do Vento na Cobertura nas Direccedilotildees x e xx 28

Quadro 39 - Accedilatildeo do Vento na Cobertura nas Direccedilotildees y e yy 29

Quadro 310 - Determinaccedilatildeo dos Espectros de Resposta de Caacutelculo 29

Quadro 41 - Armaduras de Flexatildeo das Lajes da Cobertura 36

Quadro 42 - Verificaccedilatildeo de Esforccedilo Transverso das Lajes da Cobertura 38

Quadro 43 - Armaduras de Flexatildeo da Laje Teacuterrea 41

Quadro 44 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila ao Esforccedilo Transverso da Laje Teacuterrea 43

Quadro 45 - Armaduras dos Muros 51

Quadro 46 - Verificaccedilatildeo do Esforccedilo Transverso Resistente Maacuteximo 52

Quadro 47 - Vigas da Cobertura ndash Armaduras de Flexatildeo 55

Quadro 48 - Dimensionamento ao Esforccedilo Transverso das Vigas da Cobertura 57

Quadro 49 - Armaduras de Esforccedilo Transverso nas Vigas da Cobertura 59

Quadro 410 - Vigas de Coberturas - Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo 62

Quadro 411 - Grupos e Geometria dos Pilares 63

Quadro 412 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo A 64

Quadro 413 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo A 64

Quadro 414 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo B 65

Quadro 415 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo B 65

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

X

Quadro 416 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo C 65

Quadro 417 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo C 66

Quadro 418 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo D 66

Quadro 419 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo D 67

Quadro 420 - Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo 67

Quadro 421 - Cintas nos Pilares 68

Quadro 422 - Armaduras Miacutenimas de Fendilhaccedilatildeo dos Pilares 69

Quadro 423 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila do Solo ndash Combinaccedilotildees Siacutesmicas 71

Quadro 424 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila do Solo ndash Combinaccedilotildees Raras 72

Quadro 425 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila das Sapatas 73

Quadro 51 - Propriedades e Caracteriacutesticas Geomeacutetricas - Perfil IPE 100 76

Quadro 52 - Propriedades e Carateriacutesticas Geomeacutetricas - Perfil T50x6 76

Quadro 53 - Classificaccedilatildeo das Secccedilotildees do Perfil IPE 100 76

Quadro 54 - Classificaccedilatildeo das Secccedilotildees do Perfil T50 x 6 76

Quadro 55 - Processos utilizados no dimensionamento da Estrutura Metaacutelica 77

Quadro 56 - Raacutecios dos Pilares 77

Quadro 57 - Esforccedilos de Caacutelculo mais desfavoraacuteveis na secccedilatildeo do Pilar 79

Quadro 58 - Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Axial de Compressatildeo 80

Quadro 59 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo 80

Quadro 510 - Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Transverso 80

Quadro 511 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Composta (M+N) 81

Quadro 512 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Desviada 81

Quadro 513 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Composta com Esforccedilo Transverso (M+N+V) 81

Quadro 514 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura por Compressatildeo 82

Quadro 515 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura Lateral 82

Quadro 517 ndash Fatores de Interaccedilatildeo kij 83

Quadro 516 - Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes 83

Quadro 518 - Flexatildeo Composta com Compressatildeo 83

Quadro 519 - Deslocamento Horizontal Maacuteximo do Pilar 88

Quadro 520 - Raacutecios das Vigas 89

Quadro 521 - Esforccedilos de Caacutelculo mais desfavoraacuteveis na secccedilatildeo da Viga 90

Quadro 522 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo 91

Quadro 523 - Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Transverso 91

Quadro 524 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura Lateral 92

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

XI

Quadro 526 - Fatores de Interaccedilatildeo kij 92

Quadro 525 - Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes 92

Quadro 527 - Flexatildeo Composta Com Compressatildeo 93

Quadro 528 - Valores dos Esforccedilos em cada Troccedilo da Viga 95

Quadro 529 - Raacutecios das Secccedilotildees mais Esforccediladas e da Encurvadura da Viga 95

Quadro 530 - Raacutecios na Viga 95

Quadro 531 - Raacutecios na Viga 95

Quadro 532 - Deslocamento Maacuteximo da Viga 96

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 1

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

O preacute-dimensionamento do Edifiacutecio da Sala Eleacutetrica e do Posto de Transformaccedilatildeo foi

realizado para todos os elementos estruturais dentro dos criteacuterios de seguranccedila e de

economia definidos pelos Eurocoacutedigos e por outras Normas

Elementos de Betatildeo Armado 11

111 Lajes

A espessura das lajes varia em funccedilatildeo das condiccedilotildees de ligaccedilatildeo ao exterior dos vatildeos da

relaccedilatildeo entre vatildeos dos valores das accedilotildees etc

As lajes da cobertura da Sala Eleacutetrica satildeo do tipo vigadas maciccedilas sendo as lajes de

fundaccedilatildeo teacuterreas assentes num meio elaacutestico

Lajes da Cobertura

O preacute-dimensionamento das lajes da cobertura foi realizado a partir das Eq11 e 12

Em que

d ndash altura uacutetil da laje

Lmenor vatildeo ndash menor dos vatildeos

ϕ ndash diacircmetro do varatildeo da armadura de flexatildeo

c ndash recobrimento das armaduras

Todas as lajes da cobertura foram consideradas armadas numa soacute direccedilatildeo atendendo agrave

Claacuteusula sect531 (5) do EC2 20maior

menor

L

L

As espessuras consideradas para as lajes da cobertura estatildeo indicadas no Quadro 11

yk

50026

menor vatildeoLd

f

(Eq 11)

2h d rec

(Eq 12)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

2

Quadro 11 - Preacute ndash Dimensionamento das Lajes da Cobertura

Betatildeo C2530

fck = 25 Mpa

Accedilo A500 NR

fyk = 500 Mpa Rec= 3 cm

Lajes Lmenor vatildeo

[m]

yk

50026

menor vatildeoLd

f

hadotado

[m]

L11 241 009 016

L12 335 013 016

L13 335 013 016

L14 385 015 016

Na Figura 11 estatildeo identificadas as lajes da cobertura

Laje Teacuterrea

A laje teacuterrea assenta num meio elaacutestico tendo-se considerado no preacute-dimensionamento uma

espessura de 015 m

112 Vigas

O preacute-dimensionamento das vigas foi feito a partir das Eq13 e 14

As dimensotildees consideradas tiveram tambeacutem em conta as dimensotildees dos pilares de 035 m

x 035 m e dos muros da cave de 025 m x 185 m

Figura 11 - Identificaccedilatildeo das Lajes da Cobertura

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 3

10 12

Lh

a (Eq 13)

3 2

h hb (Eq 14)

Em que L representa o vatildeo e h altura

A geometria de todas as vigas para a estrutura do Edifiacutecio estaacute indicada no Quadro 12

Quadro 12 - Preacute-Dimensionamento das Vigas

Betatildeo C2530

fck = 25 Mpa

Accedilo A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 3 cm

Vigas Lvatildeo

[m] 10

Lh

hadotado

[m] Secccedilotildees

[m x m]

V11 385 039 070 030 x 070

V12

335 039 070 030 x 070

335 034 070 030 x 070

385 039 070 030 x 070

V13

335 039 070 030 x 070

335 034 070 030 x 070

385 039 070 030 x 070

V14 398 040 070 030 x 070

398 040 070 030 x 070

V15 796 080 070 030 x 070

V16 796 080 070 030 x 070

241 024 070 030 x 070

V17

398 040 070 030 x 070

398 040 070 030 x 070

241 024 070 030 x 070

VF1 385 039 060 025 x 060

VF2 241 024 060 025 x 060

VF3 241 024 060 035 x 060

Na Figura 12 representa-se a identificaccedilatildeo de todas as vigas da cobertura

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

4

113 Pilares

O preacute-dimensionamento dos pilares foi realizado a partir da Eq15 com base nos esforccedilos

NEd determinados em funccedilatildeo das aacutereas de influecircncia de cada um tendo-se considerado para ν

o valor de 065

Em que

Ac ndash aacuterea da secccedilatildeo transversal dos pilares

NEd ndash valor de caacutelculo do esforccedilo axial

ν ndash esforccedilo axial reduzido para a combinaccedilatildeo fundamental dos estados limites uacuteltimos

fcd ndash valor de caacutelculo da tensatildeo de rotura do betatildeo agrave compressatildeo

No Quadro 13 estatildeo indicados a geometria dos pilares

Edc

cd

NA

f

(Eq 15)

Figura 12 ndash Identificaccedilatildeo das Vigas da Cobertura

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 5

Quadro 13 - Dimensotildees dos Pilares

Betatildeo C2530

fck= 25 Mpa

Accedilo A500

fyk= 500 Mpa Rec= 3 cm

Pilares H

[m]

Secccedilotildees

Transversais

[m x m]

P11 465 035 x 035

P12 465 035 x 035

P13 465 035 x 035

P14 465 035 x 035

P15 465 035 x 035

P16 465 035 x 035

P17 465 035 x 035

P18 465 035 x 035

P19 465 035 x 035

P110 465 035 x 035

P111 465 035 x 035

P112 465 035 x 035

Na Figura 13 estatildeo identificados em planta todos os pilares

Figura 13 - Identificaccedilatildeo dos Pilares

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

6

114 Muros da Cave

A espessura dos muros da cave foi definida com base nos esforccedilos provenientes do peso

proacuteprio e dos impulsos do terreno tendo-se considerado uma espessura de 025 m para todos

os muros

Quadro 14 - Dimensotildees dos Muros da Cave

Betatildeo C2530

fck = 25 Mpa

Accedilo A500

fyk = 500 Mpa Rec= 3 cm

Muros

da Cave

Lvatildeo

[m]

Secccedilotildees

Transversais

[m x m] p11 335 025 x 185

p12 335 025 x 185

p13 385 025 x 185

p14 398 025 x 185

p15 398 025 x 185

p16 398 025 x 185

p17 398 025 x 185

p18 335 025 x 185

p19 335 025 x 185

p110 385 025 x 185

115 Platibandas

As platibandas foram dimensionadas em funccedilatildeo dos pormenores dos desenhos do projeto

de arquitetura tendo-se considerado secccedilotildees com as dimensotildees de 012 m x 11 m

116 Sapatas

O preacute-dimensionamento das sapatas foi efetuado de modo a garantir que os esforccedilos da

superestrutura fossem inferiores agraves tensotildees admissiacuteveis do terreno de fundaccedilatildeo

De referir que na estrutura deste Edifiacutecio os momentos fletores nas bases dos pilares satildeo

absorvidos diretamente pelas vigas de fundaccedilatildeo razatildeo pela qual as sapatas foram calculadas

soacute para os esforccedilos axiais

As dimensotildees em planta das sapatas Amin foram calculadas pela expressatildeo

Considerou-se para a tensatildeo admissiacutevel no terreno de fundaccedilatildeo 025 MPa

No Quadro 15 indicam-se as dimensotildees das sapatas

(Eq 16) pilar

minadm

NA

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 7

Quadro 15 - Geometria das Sapatas

Betatildeo C2530

fck=25 Mpa

Accedilo A500

fyk=500 Mpa Rec=4 cm

Sapatas H

[m]

Secccedilotildees

Transversais

[m x m]

S11 030 125 x 125

S12 030 125 x 125

S13 03 125 x 125

S14 030 125 x 125

S15 030 125 x 125

S16 030 125 x 125

S17 030 125 x 125

S18 030 125 x 125

S19 030 125 x 125

S110 030 125 x 125

S111 030 125 x 125

S112 030 125 x 125

Na Figura 14 estaacute representada a planta de fundaccedilotildees do Edifiacutecio

Figura 14 - Planta de Fundaccedilotildees

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

8

Elementos Metaacutelicos 12

121 Estrutura de Suporte da Sala Eleacutetrica

O preacute-dimensionamento das estruturas metaacutelicas que servem de suporte aos equipamentos

da Sala Eleacutetrica foi feito com base num poacutertico tipo que se repete de um modo idecircntico ao

longo da estrutura

O esqueleto estrutural inclui as vigas principais IPE100 orientadas segundo as duas

direccedilotildees ortogonais e as vigas secundaacuterias T50x6 colocadas entre as vigas principais

Este esqueleto estaacute apoiado em pilares IPE100 ligados agrave laje teacuterrea

As Figuras 15 16 e 17 mostram duas plantas e um corte tipo das estruturas metaacutelicas

Figura 15 - Planta do Piso Metaacutelico

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 9

Figura 16 - Localizaccedilatildeo dos Pilares Metaacutelicos

Figura 17- Corte Transversal Tipo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

10

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

11

2 MODELACcedilAtildeO ESTRUTURAL

A anaacutelise da estrutura foi efetuada com base num conjunto de modelos de caacutelculo

realizados a partir de um programa de elementos finitos ˝SAP2000˝ versatildeo 17

Os modelos estudados foram definidos a partir da geometria da estrutura que foi preacute-

dimensionada no capiacutetulo anterior

Modelo de Caacutelculo 21

211 Estrutura de Betatildeo Armado

Os modelos foram definidos a partir da geometria da estrutura tendo-se considerado

elementos do tipo ˝barra˝ para simular as vigas e os pilares e elementos do tipo ˝shell-thick˝

para simular as lajes os muros e as platibandas

A laje teacuterrea foi considerada apoiada em apoios elaacutesticos (ver Figura 23)

O caacutelculo da rigidez das molas foi feito com base na aacuterea de influecircncia de cada noacute da

malha tipo da laje teacuterrea para um coeficiente de reaccedilatildeo do solo Ks calculado do seguinte

modo

Em que

Es = 3000 kNm2 (argila muito dura)

B = 1 m

ν = 04 (argila muito dura)

Nas Figuras seguintes representa-se os modelos final da estrutura da Sala Eleacutetrica e do

Posto de Transformaccedilatildeo considerados no ˝SAP2000 ˝

21

ss

EK

B

(Eq 21)

Ks= 35700 kNm3

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

12

212 Estruturas Metaacutelicas

A Figura 24 mostra as estruturas metaacutelicas do piso teacutecnico (cave) cujo pavimento serve de

suporte aos equipamentos eleacutetricos da Sala Eleacutetrica

Figura 22 - Modelo Unifilar - Vistas em 3D

Figura 23 - Laje Teacuterrea

Figura 21 - Modelo Unifilar - Vistas em 3D

2 MODELACcedilAtildeO ESTRUTURAL

Maria Isabel Balboa Antunes 13

Validaccedilatildeo dos Modelos no ˝SAP2000˝ 22

Sempre que possiacutevel procedeu-se agrave verificaccedilatildeo e validaccedilatildeo dos diferentes ficheiros de

dados e de resultados obtidos nas anaacutelises realizadas

A validaccedilatildeo dos diferentes modelos foi feita atraveacutes das seguintes verificaccedilotildees

Comparaccedilatildeo do peso proacuteprio total das estruturas lajes vigas e pilares calculadas a

numa folha em ˝Excel˝ com os resultados obtidos pelo somatoacuterio das cargas verticais

do programa de elementos finitos

Anaacutelise criacutetica das deformaccedilotildees determinadas a partir do ˝SAP2000˝

Verificaccedilatildeo da orientaccedilatildeo dos eixos principais dos diferentes elementos com base nos

sistemas de eixos para os noacutes e para as barras do programa de caacutelculo automaacutetico

Nos Quadros 21 e 22 representam-se alguns dos estudos realizados que serviram para a

validaccedilatildeo dos modelos

Quadro 21 - Peso Proacuteprio dos Elementos Estruturais no modelo ˝SAP2000˝

Elementos Estruturais Peso Proacuteprio

[kN]

P - 035 m x 035 m 1727

V - 03 m x 07 m 3234

L16 4488

L12 1495

P1 - 025 m x 185 m 4605

Peso Total 1555

Figura 24 - Modelo Extrudido da Estrutura do Piso Metaacutelico

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

14

Quadro 22 - Reaccedilotildees Verticais nos Apoios ˝SAP2000˝

Em que

P - 035 m x 035 m ndash pilares

V - 030 m x 070 m ndash vigas

L16 ndash lajes de cobertura com espessuras de 016 m

L12 ndash platibandas com espessuras de 012 m

p1 - 025 m x 185 m ndash parede do muro de fundaccedilatildeo

Identificaccedilatildeo dos

Apoios

Reaccedilotildees Verticais

F3

[kN]

2 1316

3 1007

4 1677

22 664

24 443

26 2150

53 1032

54 1583

55 1668

57 1102

58 145

2349 1454

Peso Total 1555

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

15

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Peso Proacuteprio 31

O peso proacuteprio dos elementos de betatildeo armado e metaacutelicos foi considerado de forma

automaacutetica pelo programa de caacutelculo atraveacutes da introduccedilatildeo das caracteriacutesticas geomeacutetricas e

dos materiais constituintes betatildeo armado e accedilo dos perfis laminados conforme se indica na

Figura 31

Figura 31 - Definiccedilatildeo dos Materiais ˝SAP2000˝

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

16

Restantes Cargas Permanentes 32

Nas Figuras 32 e 33 representam-se as restantes cargas permanentes consideradas

a)

b)

Sobrecargas 33

As sobrecargas que atuam nas estruturas estatildeo indicadas nas Figuras 34 e 35

Figura 32 - Restantes Cargas Permanentes ndash a) Laje da Cobertura (15 kNm2)

b) Laje Teacuterrea (2 kNm2)

Figura 33 - Restantes Cargas Permanentes - Piso Metaacutelico (15 kNm2)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 17

a)

b)

Temperatura 34

A quantificaccedilatildeo das variaccedilotildees uniformes de temperatura consta nos Quadros 31 e 32 e nas

Figuras 36 e 37

Quadro 31 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Negativa ndash Inverno

Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Negativa - Inverno

H

[m]

Tmin

[ordmC]

Tmin(H)

[ordmC]

Tout = Tmin

[ordmC]

Tin

[ordmC]

T

[ordmC]

T0

[ordmC]

ΔTu-

[ordmC]

100 0 -05 -05 18 875 15 -625

Figura 34 - Sobrecargas ndash a) Laje da Cobertura (04 kNm2) b) Laje Teacuterrea (2 kNm

2)

Figura 35 - Sobrecargas ndash Piso Metaacutelico (18 kNm2)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

18

Quadro 32 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Positiva ndash Veratildeo

Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Positiva - Veratildeo

H

[m]

Tmax

[ordmC]

Tmax(H)

[ordmC]

Tout = Tmax + Tcor

[ordmC]

Tin

[ordmC]

T

[ordmC]

T0

[ordmC]

ΔTu+

[ordmC]

100 40 39 41 25 33 15 18

a)

b)

a)

b)

Figura 36 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura nas Coberturas e Platibandas ndash a) VUT+

(18ordm C)

b) VUT

- (- 625ordm C)

Figura 37 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura nas Vigas e nos Pilares ndash a) VUT+

(18ordm C)

b) VUT

- (- 625ordm C)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 19

Vento 35

As accedilotildees provenientes do vento conforme se indica na Figura 38 produzem forccedilas nas

quatro direccedilotildees ortogonais

Wx ndash direccedilatildeo do vento em x com sentido positivo

Wxx ndash direccedilatildeo do vento em x com sentido negativo

Wy ndash direccedilatildeo do vento em y com sentido positivo

Wyy ndash direccedilatildeo do vento em y com sentido negativo

De modo a simplificar a accedilatildeo do vento no modelo em estudo considerou-se para o Edifiacutecio

da Sala Eleacutetrica e do Posto de Transformaccedilatildeo uma geometria em planta retangular

351 Pressatildeo dinacircmica de Pico

No Quadro 33 indicam-se os paracircmetros que permitiram quantificar a accedilatildeo do vento de

acordo com o que foi jaacute indicado na Memoacuteria Descritiva

Figura 38 - Accedilatildeo do Vento

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

20

Quadro 33 - Determinaccedilatildeo da Pressatildeo Dinacircmica de Pico

Paracircmetros de caacutelculo da Pressatildeo Dinacircmica de Pico

Altura de referecircncia h le b ze = 41 m

Valor baacutesico da velocidade de referecircncia do vento Zona A νb0 = 27 ms

Coeficiente de direccedilatildeo cdir = 10

Coeficiente de sazatildeo cseason = 10

Velocidade de referecircncia do vento νb= cdirmiddot cseasonmiddot νb0 νb = 27 ms

Categoria do Terreno II Comprimento de rugosidade z0 = 005 m

Altura miacutenima zmin = 2 m

Altura maacutexima zmax = 200 m

zmin le z le zmax z = 41 m 2 le z le 200

Coeficiente de terreno dependente

do comprimento de rugosidade z0

kr = 019

Coeficiente de rugosidade cr(z) = krmiddot ln(zz0) cr(z) = 0837

Coeficiente de orografia c0(z) = 10

Velocidade meacutedia do vento νm(z) =cr(z)middotc0(z)middotνb νm(z) = 27 ms

Coeficiente de turbulecircncia kI = 10

Intensidade de turbulecircncia

Iv(z) = 023

Massa voluacutemica do ar ρ = 125kgm3

Pressatildeo dinacircmica de pico

qp(z) = 183 kNm2

352 Coeficientes de Pressatildeo nos Alccedilados

Os coeficientes de pressatildeo determinados anteriormente para os alccedilados constam nas figuras

seguintes

119896119903 = 019 ∙ (1199110

1199110119868119868)

007

Iv(z) = 119896119868

119888119900(119911) middot ln (1199111199110

)

119902119901(z) = [1 + 7119868119907(119911)] middot1

2middot 120588 middot 1205841198982(119911)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 21

Coeficientes de Pressatildeo Exteriores

a)

b)

a)

b)

Coeficientes de Pressatildeo Interiores

Na Figura 311 estatildeo indicados os coeficientes de pressatildeo interiores (pressotildees e succcedilotildees)

a)

b)

Figura 39 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores nos Alccedilados ndash a) Wx b) Wxx

Figura 310 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores nos Alccedilados - a) Wy b) Wyy

Figura 311 - Coeficientes de Pressatildeo Interior - a) 1ordm Caso - Pressatildeo b) 2ordm Caso - Succcedilatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

22

Coeficientes de Pressatildeo Resultantes

Para cada direccedilatildeo e sentido da accedilatildeo do vento foram considerados duas hipoacuteteses para os

coeficientes de pressatildeo interiores (pressotildees e succcedilotildees) que em conjunto com os coeficientes

de pressatildeo exteriores originam oito hipoacuteteses diferentes para as accedilotildees do vento

Nas figuras seguintes indicam-se os coeficientes de pressatildeo resultantes

a)

b)

a)

b)

353 Accedilatildeo do Vento nos Pilares

A partir da pressatildeo dinacircmica de pico e dos coeficientes de pressatildeo nos alccedilados

determinaram-se as forccedilas do vento nos pilares com base nas larguras de influecircncia dos

Figura 312 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes ndashAlccedilados Wx Wxx - a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

Figura 313 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes ndashAlccedilados Wy Wyy - a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 23

mesmos obtendo-se assim os valores das forccedilas distribuiacutedas que se encontram resumidos nos

Quadros 34 a 37

Sendo

Fw ndash forccedila da accedilatildeo do vento

cpResultante ndash coeficiente de pressatildeo resultante

Linfluecircncia ndash largura de influecircncia dos pilares

FwdistPilar ndash forccedila distribuiacuteda no pilar

B ndash alccedilado de barlavento

S ndash alccedilado de sotavento

LE ndash alccedilado lado esquerdo

LD ndash alccedilado lado direito

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

24

Quadro 34 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo x

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wx

Wx1 (1ordf Hipoacutetese) Wx2 (2 ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm] Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -05 -04 P1 12 05 -05 -19 -19 E 00 00 P1 12 10 00 -12 -12

A -14 -12 P2 32 14 -14 -28 -28 A -09 -07 P2 32 26 00 -14 -14

B -10 -08 P3 398 17 -18 -30 -30 B -05 -04 P3 398 33 00 -15 -15

C -07 -06 P4 20 09 -09 -11 -11 C -02 -02 P4 20 165 00 -03 -03

Quadro 35 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo xx

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wxx

Wxx1 (1 ordf Hipoacutetese) Wxx2 (2 ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm] Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -05 -04 P1 12 05 -05 -22 -22 E 00 00 P1 12 10 00 -14 -14

A -14 -12 P2 32 14 -14 -30 -30 A -09 -07 P2 32 26 00 -15 -15

B -10 -08 P3 398 17 -18 -28 -28 B -05 -04 P3 398 33 00 -14 -14

C -07 -06 P4 20 09 -09 -10 -10 C -02 -02 P4 20 16 00 -028 -03

Quadro 36 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo y

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wy

Wy1 (1ordf Hipoacutetese) Wy2 (2ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm] Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -06 -05 P1 17 07 -08 -23 -23 E 00 00 P1 17 14 00 -15 -15

A -14 -12 P2 335 15 -15 -33 -33 A -09 -07 P2 335 28 00 -16 -16

B -10 -08 P3 36 16 -164 -26 -26 B -05 -04 P3 36 30 00 -13 -13

C -07 -06 P4 19 08 -09 -07 -07 C -02 -02 P4 19 16 00 -02 -02

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 25

Quadro 37 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo yy

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wyy

Wyy1 (1ordf Hipoacutetese) Wyy2 (2ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -06 -05 P1 17 07 -08 -14 -14 E 00 00 P1 17 14 00 -09 -09

A -14 -12 P2 335 15 -15 -26 -26 A -09 -07 P2 335 28 00 -13 -13

B -10 -08 P3 36 16 -16 -33 -33 B -05 -04 P3 36 30 00 -16 -16

C -07 -06 P4 19 08 -09 -12 -12 C -02 -02 P4 19 16 00 -03 -03

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

26

354 Accedilatildeo do Vento nas Platibandas

Para a determinaccedilatildeo das forccedilas resultantes exercidas sobre as platibandas foram

considerados por simplificaccedilatildeo os mesmos valores dos coeficientes de pressatildeo exteriores dos

alccedilados

Em relaccedilatildeo aos valores dos coeficientes de pressatildeo interiores apenas foram considerados os

valores positivos (cpi = +02) por questotildees de seguranccedila

355 Coeficientes de Pressatildeo na Cobertura

Nas Figuras 314 a 317 estatildeo indicados os coeficientes de pressatildeo para as direccedilotildees do

vento na cobertura

Coeficientes de Pressatildeo Exteriores

Figura 314 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores Wx - Cobertura

Figura 315 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores Wxx - Cobertura

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 27

Coeficientes de Pressatildeo Interiores

Os coeficientes de pressatildeo interiores foram jaacute indicados em 352

Coeficientes de Pressatildeo Resultantes

Na zona da cobertura foram tambeacutem considerados oito hipoacuteteses para a accedilatildeo do vento em

funccedilatildeo das diferentes direccedilotildees sentidos e coeficientes de pressatildeo exteriores e interiores

Os coeficientes de pressatildeo resultantes estatildeo indicados nas Figuras 318 e 319 e nos

Quadros 38 e 39

Figura 317 - Coeficientes de Pressatildeo Exterior Wyy - Cobertura

Figura 316 - Coeficientes de Pressatildeo Exterior Wy - Cobertura

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

28

a)

b)

a)

b)

Quadro 38 - Accedilatildeo do Vento na Cobertura nas Direccedilotildees x e xx

Wx Wxx

1ordf Hipoacutetese 2ordf Hipoacutetese

Zonas hhp qp(z) cscd cpResultante Fw

[kNm2]

cpResultante Fw

[kNm2]

F

0367 08268 1

-03 -02 -080 -07

G -03 -02 -075 -06

H -05 -04 -10 -08

I 00 00 -05 -04

Figura 318 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes - Cobertura Wx Wxx ndash a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

Figura 319 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes - Cobertura Wy Wyy ndash a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 29

Quadro 39 - Accedilatildeo do Vento na Cobertura nas Direccedilotildees y e yy

Wy Wyy

1ordf Hipoacutetese 2ordf Hipoacutetese

Zonas hhp qp(z) cscd cpResultante Fw

[kNm2]

cpResultante Fw

[kNm2]

F

0367 08268 1

-03 -02 -080 -07

G -03 -02 -075 -06

H -05 -04 -10 -08

I 00 00 -05 -04

Sismo 36

A accedilatildeo siacutesmica foi realizada a partir dos espectros de resposta segundo o EC8 previstos

para o territoacuterio nacional para o concelho onde o edifiacutecio iraacute ser construiacutedo

O Quadro 310 indica alguns dos paracircmetros necessaacuterios no caacutelculo dos espectros de

resposta

Quadro 310 - Determinaccedilatildeo dos Espectros de Resposta de Caacutelculo

Paracircmetros de Espectros de

Resposta de Caacutelculo

Accedilatildeo Siacutesmica

Tipo 1

Accedilatildeo Siacutesmica

Tipo 2

Tipo de Terreno B B

Zona Siacutesmica 12 23

Classe de Importacircncia II II

γI 1 1

agR (ms2) 2 17

ag (ms2) 2 17

Smaacutex 135 135

TB(s) 01 01

TC(s) 06 025

TD(s) 20 20

12 13

ξ () 5 5

η 1 1

q 15 15

β 02 02

2 2

maxmax

1 ms 4 ms

1= 1

3

g

g

a

SS S a

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

30

Considerando o valor recomendado de β igual a 02 e os paracircmetros definidos

anteriormente foi possiacutevel definir os espectros de resposta horizontais elaacutesticos representados

na Figura 320

Figura 320 - Espetros de Caacutelculo para Accedilotildees Siacutesmicas do Tipo 1 e 2

No programa de elementos finitos que serviu para o estudo da accedilatildeo siacutesmica introduziram-

se em ficheiros ˝txt˝ as funccedilotildees espetrais de caacutelculo para as accedilotildees siacutesmicas do Tipo 1 e 2

conforme se indica na Figura 320

As combinaccedilotildees das accedilotildees siacutesmicas horizontais estatildeo de acordo com a Claacuteusula sect43351

(3) da NP EN 1998-1 tendo-se considerado que as componentes horizontais U1 e U2 atuam

simultaneamente combinadas segundo os seguintes criteacuterios

Em que

+ ndash significa a combinar com

EEdx ndash representa os esforccedilos devidos agrave aplicaccedilatildeo da accedilatildeo siacutesmica segundo x

EEdy ndash representa os esforccedilos devidos agrave aplicaccedilatildeo da mesma accedilatildeo siacutesmica segundo y

000

050

100

150

200

250

300

350

400

450

0 05 1 15 2 25 3 35 4

Sd

[ms

2]

T

[s]

Espetros de Caacutelculo Tipo 1 e 2 (5 de amortecimento)

Accedilatildeo Siacutesmica Tipo 1

Accedilatildeo Siacutesmica Tipo 2

03Ed X Ed YE E (Eq 31)

03 Ed X Ed YE E (Eq 32)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 31

A partir da funccedilatildeo ˝mass source˝ do SAP2000 foram definidas as massas consideradas

na anaacutelise siacutesmica que incluiacuteram as restantes cargas permanentes e as sobrecargas sendo que

as sobrecargas foram multiplicadas pelo coeficiente ψ2

A resposta dinacircmica da estrutura foi obtida a partir de uma anaacutelise modal tendo-se

considerado o nuacutemero de modos de vibraccedilatildeo necessaacuterios de modo a obterem-se fatores de

participaccedilatildeo modais superiores a 90 nas duas direccedilotildees principais x e y

Apresentam-se nas Figuras 321 a 324 os modos com maior participaccedilatildeo de massa

1ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (y-y) 125

f = 165 Hz

T = 0605 s

4ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (y-y) 484

f = 52 Hz

T = 019 s

Figura 321 - 1ordm Modo de Vibraccedilatildeo

5ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (x-x) 47

f = 62 Hz

T = 0605 s

90ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (y-y) 19

f = 384 Hz

T = 003 s

Figura 322 - 4ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 321 - 1ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 324 - 90ordm Modo de Vibraccedilatildeo Figura 323 - 5ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 322 - 4ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 323 - 5ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 324 - 90ordm Modo de Vibraccedilatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

32

Impulso das Terras 37

Os impulsos das terras foram simulados atraveacutes de uma carga triangular aplicada nos

muros da cave que delimitam o Edifiacutecio em todo o periacutemetro (ver Figura 325)

Figura 325 - Impulsos de terreno nos muros da cave

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

33

4 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA DE BETAtildeO ARMADO

Para o dimensionamento dos elementos de betatildeo armado foram retirados os esforccedilos do

modelo de caacutelculo e calculadas as armaduras longitudinais e transversais das lajes vigas

pilares e sapatas segundo os criteacuterios de dimensionamento definidos na Memoacuteria Descritiva

As lajes e as vigas foram dimensionadas a partir de tabelas elaboradas em folhas de caacutelculo

em ˝Excel˝ realizadas para este Projeto tendo-se utilizado tambeacutem o software de caacutelculo

˝Gala Reinforcement˝ para o dimensionamento orgacircnico das platibandas dos pilares e dos

muros da cave

Lajes 41

De um modo geral as lajes que constituem os pavimentos dos edifiacutecios soacute satildeo

dimensionadas para cargas verticais perpendiculares ao seu plano meacutedio sendo a resistecircncia

agraves accedilotildees horizontais garantida pelo esqueleto estrutural dos pilares e das vigas

411 Dimensionamento

O dimensionamento das lajes foi feito a partir dos esforccedilos envolventes de caacutelculo

determinados nas duas direccedilotildees principais para as combinaccedilotildees de accedilotildees mais desfavoraacuteveis

dos estados limites uacuteltimos

Os eixos principais das lajes satildeo os indicados na Figura 41

Figura 41 - Eixos Locais das Lajes

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

34

Os esforccedilos finais dos momentos de caacutelculo foram obtidos a partir dos seguintes criteacuterios

de combinaccedilatildeo

M11 ge 0 M+

Ed11 = M11 + |M12|

M11 lt 0 M-Ed11 = M11 - |M12|

M22 ge 0 M+

Ed22 = M22 + |M12|

M22 lt 0 M-Ed22 = M22 - |M12|

412 Lajes da Cobertura

4121 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Flexatildeo

Nas figuras seguintes satildeo indicados os momentos positivos e negativos para as

combinaccedilotildees envolventes mais desfavoraacuteveis das lajes da cobertura determinados no modelo

desenvolvido no ˝SAP2000˝

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 42 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 35

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Para as armaduras de flexatildeo respeitaram-se os criteacuterios de dimensionamento indicados na

Memoacuteria Descritiva

O Quadro 41 indica todos os paracircmetros e expressotildees necessaacuterias ao dimensionamento das

lajes do Edifiacutecio

Figura 43 - M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 44 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

36

Materiais

Armaduras de Flexatildeo Principais Armaduras de Distribuiccedilatildeo C2530

fck = 25 Mpa

b = 1m

h = 016 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 3 cm

d = 013 m

Lajes Combinaccedilotildees MEd

[kNmm] μ

ω Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras 02 As

[cm2m]

Asadotadodist

[cm2m]

Armaduras

L11 Env_ELU

M11Ed+ 3 0011 0011 053 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -15 0005 0005 027 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 25 0009 0009 044 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -5 0018 0018 089 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

L12 Env_ELU

M11Ed+ 8 0028 0029 144 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -5 0018 0018 089 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

L13 Env_ELU

M11Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -2 0007 0007 036 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -65 0023 0023 116 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

L14 Env_ELU

M11Ed+ 8 0028 0029 144 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -7 0025 0025 125 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

Quadro 41 - Armaduras de Flexatildeo das Lajes da Cobertura

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 37

4122 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Esforccedilo Transverso

O dimensionamento ao esforccedilo transverso das lajes da cobertura foi realizado com base

nos esforccedilos envolventes mais condicionantes tendo em a conta a resistecircncia do betatildeo ao

corte

Esforccedilos de Caacutelculo V23 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

O Quadro 42 resume as verificaccedilotildees realizadas para o esforccedilo transverso

Figura 45 - V23 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Transversos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

38

4123 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo de Fendilhaccedilatildeo

Em lajes com traccedilotildees axiais pouco significativas dispensa-se a verificaccedilatildeo da fendilhaccedilatildeo

4124 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo de Deformaccedilatildeo

As deformaccedilotildees maacuteximas em todas as lajes da cobertura satildeo inferiores agrave deformaccedilatildeo

admissiacutevel (δ lt L250)

413 Laje Teacuterrea

4131 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Flexatildeo

Os esforccedilos de caacutelculo para a determinaccedilatildeo das armaduras de flexatildeo satildeo os indicados nas

Figuras 46 a 48

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck =25 Mpa

b = 1m

h = 016 m

A500

fyk = 500Mpa

Rec= 3 cm

d = 013 m

Lajes Combinaccedilatildeo VEd

[kN] CRdc k ρ1 k1 σcp νmin

VRdc

[kN] Obs

L11 Env_ELU VEd23

+ 14 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -7 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

L12 Env_ELU VEd23

+ 41 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -33 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

L13 Env_ELU VEd23

+ 38 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -30 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

L14 Env_ELU

VEd23+ 25 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -11 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

Quadro 42 - Verificaccedilatildeo de Esforccedilo Transverso das Lajes da Cobertura

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 39

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 46 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 47 - M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

40

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

No Quadro 43 resume-se o dimensionamento da laje teacuterrea

Figura 48 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 41

Materiais

Armaduras de Flexatildeo Principais Armaduras de Distribuiccedilatildeo C2530

fck = 25 Mpa

b = 1 m

h = 015 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 011 m

Lajes Combinaccedilotildees MEd

[kNm] 120641

120654

Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras 02 As

[cm2m]

Asadotadodist

[cm2m]

Armaduras

LT1 Env_ELU

M11Ed+ 5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

M11Ed- -5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

M22Ed+ 5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

M22Ed- -5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

Quadro 43 - Armaduras de Flexatildeo da Laje Teacuterrea

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

42

4132 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Esforccedilo Transverso

As figuras seguintes representam os diagramas das envolventes mais desfavoraacuteveis do

esforccedilo transverso empregues na verificaccedilatildeo de seguranccedila das lajes

Esforccedilos de Caacutelculo V23 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo V13 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

No Quadro 44 eacute feita a verificaccedilatildeo de seguranccedila da laje ao esforccedilo transverso

Figura 410 - V13 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Eforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Eforccedilos Transversos Negativos

Figura 49 - V23 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Eforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Eforccedilos Transversos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 43

Platibandas 42

421 Dimensionamento

O dimensionamento foi realizado tendo-se considerado os momentos fletores M11 M22 e

M12 e os esforccedilos axiais F11 e F22 de caacutelculo tendo as armaduras sido calculadas com recurso

ao ˝GaLa Reinforcement˝ a partir de aacutebacos de flexatildeo composta

A Figura 411 indica os eixos das lajes das platibandas

422 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Verticais e Horizontais

Nas Figuras seguintes estatildeo indicados esforccedilos das combinaccedilotildees envolventes maacuteximas e

miacutenimas de caacutelculo

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 1 m

h = 015 m

A500

fyk= 500Mpa

Rec= 4 cm

d = 011 m

Lajes Combinaccedilatildeo VEd

[kN] CRdc k ρ1 k1 σcp νmin

VRdc

[kN] Obs

LT1 Env_ELU VEd23

+ 23 012 2 0001 015 0 049 544 Verifica

VEd23- -13 012 2 0001 015 0 049 544 Verifica

Quadro 44 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila ao Esforccedilo Transverso da Laje Teacuterrea

Figura 411 - Eixos Locais das Platibandas

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

Alccedilado Tardoz Alccedilado Esquerdo

Alccedilado Direito Alccedilado Frontal

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

44

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 412 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 413 ndash M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 414 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 45

Esforccedilos de Caacutelculo F11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo F22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Armaduras horizontais e verticais

Na Figura 417 indica-se as armaduras resultantes dos caacutelculos efetuados

Figura 415 - F11 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 416 - F22 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 417 - Corte Transversal Tipo das Platibandas

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

46

423 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo da Fendilhaccedilatildeo

A fendilhaccedilatildeo foi tambeacutem analisada tendo-se constatado que as aberturas satildeo inferiores aos

maacuteximos regulamentares

Muros 43

431 Dimensionamento

O dimensionamento das paredes dos muros foi feito aos Estados Limites Uacuteltimos e de

Utilizaccedilatildeo tendo-se considerado os momentos fletores M11 M22 e M12 e os esforccedilos axiais F11

e F22 de caacutelculo

Na Figura 418 indica-se os eixos locais dos muros da cave

432 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Verticais e Horizontais

Nas Figuras 419 a 423 estatildeo indicados os esforccedilos das combinaccedilotildees envolventes maacuteximas

e miacutenimas necessaacuterios no caacutelculo das armaduras dos muros da cave

Figura 418 - Eixos Locais dos Muros da Cave

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

Alccedilado Esquerdo Alccedilado Tardoz

Alccedilado Direito Alccedilado Frontal

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 47

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

a)

b)

Figura 419 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 421 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 420 - M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

48

Esforccedilos de Caacutelculo F11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

Esforccedilos de Caacutelculo F22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Dimensionamento Orgacircnico

As paredes dos muros comportam-se como vigas-paredes e as armaduras satildeo as indicadas

na Figura 424

a) b)

Figura 423 - F22 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 422 - F11 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 424 - Identificaccedilatildeo das armaduras dos muros

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 49

Simbologia

As aacutereas das armaduras horizontais e verticais dos muros foram calculadas

independentemente nas duas direccedilotildees a partir dos esforccedilos de caacutelculo F11 + M11 e F22 + M22

tal como mostram os aacutebacos das Figuras 425 a 428

Muros do Alccedilado Frontal

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

Armaduras Muros do Alccedilado Lateral Direito

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

ndash Armaduras horizontais superiores e inferiores

ndash Armaduras horizontais

ndash Armaduras verticais

Figura 425 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Frontal

Figura 426 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Lateral Direito

B A+C

B A+C

A

B

C

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

50

Muros do Alccedilado Lateral Esquerdo

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

Muros do Alccedilado Tardoz

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

No Quadro 45 indica-se um quadro resumo das armaduras dos muros

Figura 427 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Lateral Esquerdo

Figura 428 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Tardoz

B

B

A+C

A+C

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 51

Quadro 45 - Armaduras dos Muros

Materiais

Armaduras

Armaduras C2530

fck = 25Mpa

b = 012 m

h = 11 m

A500

fyk =500Mpa

Rec = 4cm

d = 181m

Secccedilotildees Faces

Esforccedilos

de

Caacutelculo

Ashmin

[cm2m]

Ashadotada

[cm2m]

Armaduras

Esforccedilos

de

Caacutelculo

Asvmin

[cm2m]

Asv adotada

[cm2m] Armaduras

Alccedilado

Frontal

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

Alccedilado

Lateral

Direito

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

Alccedilado

Esquerdo

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

Alccedilado

Tardoz

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

433 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Transversais

As figuras seguintes representam os diagramas de esforccedilos transversos mais desfavoraacuteveis

de todos os muros na verificaccedilatildeo ao esforccedilo transverso

Esforccedilos de Caacutelculo V23 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 429 - V23 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Transversos Negativos

B A+C

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

52

Esforccedilos de Caacutelculo V13 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

O Quadro seguinte apresenta a verificaccedilatildeo do esforccedilo transverso resistente maacuteximo das

paredes dos muros

Quadro 46 - Verificaccedilatildeo do Esforccedilo Transverso Resistente Maacuteximo

Materiais

Esforccedilo Transverso Resistente Maacuteximo

C2530

fck= 25 Mpa

b = 025m

h= 185 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 181 m

Muros Combinaccedilatildeo VEd

[kN] acw ν

θ [deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

p1 ENV_ELU 70 1 054 45 1833 Verifica

Na Figura 431 indica-se as armaduras adotadas na secccedilatildeo das paredes dos muros

Figura 431 - Armaduras das Paredes

Figura 430 - V13 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Transversos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 53

434 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo da Fendilhaccedilatildeo

O controlo da fendilhaccedilatildeo foi realizado atraveacutes do programa ˝Gala Reinforcement˝ tendo-

se determinado as dimensotildees maacuteximas das fendas com base nos esforccedilos mais

condicionantes

Em que

es ndash extensatildeo meacutedia dos varotildees

ec ndash extensatildeo do betatildeo

Srm ndash espaccedilamento meacutedio entre fendas

Wm ndash espessura meacutedia das aberturas ao eixo dos varotildees

Wk ndash espessura de caacutelculo das aberturas ao eixo dos varotildees

Ws ndash espessura de caacutelculo das aberturas agrave face da secccedilatildeo

Vigas da Cobertura 44

441 Dimensionamento

O dimensionamento orgacircnico foi realizado a partir de folhas de caacutelculo em ˝Excel˝

recorrendo tambeacutem ao software ˝Gala Reinforcement˝ com base nos esforccedilos de caacutelculo

A Figura 433 indica os eixos locais das vigas

Figura 432 - Controlo de Fendilhaccedilatildeo nos Muros (025 m x 185 m)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

54

442 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Flexatildeo

O dimensionamento em relaccedilatildeo ao estado limite uacuteltimo de flexatildeo de todas as vigas estaacute

resumido no Quadro 47

Na Figura 434 representa-se os diagramas dos momentos fletores referentes agraves

envolventes das combinaccedilotildees de accedilotildees mais desfavoraacuteveis

Figura 434 - Envolvente dos Momentos Fletores das Vigas da Cobertura

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

Figura 433 - Eixos Locais das Vigas

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 55

Materiais

Armaduras de Flexatildeo das Vigas da Cobertura C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Combinaccedilatildeo

MEd

[kNm] μ ω

Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras

V11 385

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-4709 00216 00219 166 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1539 00071 00071 054 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -4858 00223 00226 171 268 84 339 3ϕ12

V121 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-7596 00349 00355 269 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1763 00081 00081 062 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5770 00265 00269 204 268 84 339 3ϕ12

V122 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6023 00277 00280 213 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1229 00099 00100 076 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5770 00284 00288 218 268 84 339 3ϕ12

V123 385

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6023 00277 00280 213 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1027 00047 00047 036 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7846 00360 00367 279 268 84 339 3ϕ12

V131 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-5766 00265 00268 204 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1828 00084 00084 064 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7890 00362 00369 280 268 84 339 3ϕ12

V132 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6177 00284 00288 218 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1262 00058 00058 044 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5766 00265 00268 204 268 84 339 3ϕ12

V133 385

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-8000 00367 00374 284 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 2164 00099 00100 076 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -6177 00284 00288 218 268 84 339 3ϕ12

Quadro 47 - Vigas da Cobertura ndash Armaduras de Flexatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

56

Materiais

Armaduras de Flexatildeo das Vigas da Cobertura C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Combinaccedilatildeo

MEd

[kNm] μ ω

Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras

V141 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-9032 00415 00424 322 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1929 00089 00089 068 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7213 00331 00337 256 268 84 339 3ϕ12

V142 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-7213 00331 00337 256 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1930 00089 00089 068 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -9120 00419 00428 325 268 84 339 3ϕ12

V15 796

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6028 00277 00281 213 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 9169 00421 00430 327 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5622 00258 00262 199 268 84 339 3ϕ12

V161 796

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-11961 00549 00565 429 268 84 452 4ϕ12

12Vatildeo 9150 00420 00429 326 268 84 452 4ϕ12

Apoio Direito -5176 00238 00241 183 268 84 452 4ϕ12

V162 241

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-5694 00261 00265 201 268 84 452 4ϕ12

12Vatildeo -3294 00151 00152 116 268 84 452 4ϕ12

Apoio Direito -11961 00549 00565 429 268 84 452 4ϕ12

V171 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-7325 00336 00342 260 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1723 00079 00079 060 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -6465 00297 00301 229 268 84 339 3ϕ12

V172 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6465 00297 00301 229 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 961 00044 00044 034 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5271 00242 00245 186 268 84 339 3ϕ12

V173 241

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-5271 00242 00245 186 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 502 00023 00023 018 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7007 00322 00327 248 268 84 339 3ϕ12

Quadro 47 - Vigas da Cobertura ndash Armaduras de Flexatildeo (cont)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 57

443 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Esforccedilo Transverso

O dimensionamento das armaduras de corte foi realizado com base na envolvente dos

esforccedilos transversos maacuteximos indicada na Figura 435 a partir de um conjunto de folhas de

caacutelculo em ˝Excel˝

Os resultados estatildeo indicados nos Quadros 48 e 49

Materiais

Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Comb

VEd

[kN]

acw ν θ

[deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

V11 385

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-4766 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 1522 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 4526 1 054 45 802 Verifica

V121 335

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6468 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo -2996 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6141 1 054 45 802 Verifica

V122 335

Apoio

Esquerdo ENV_

ELU

-5624 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2199 1 054 45 802 Verifica

Apoio Direito 5553 1 054 45 802 Verifica

V123 385

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6093 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2494 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 7081 1 054 45 802 Verifica

Quadro 48 - Dimensionamento ao Esforccedilo Transverso das Vigas da Cobertura

Figura 435 - Envolvente dos Esforccedilos Transversos das Vigas da Cobertura

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

58

Materiais

Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Comb

VEd

[kN]

acw ν θ

[deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

V131 335

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6129 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 3131 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6738 1 054 45 802 Verifica

V132 335

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-647 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2234 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 5427 1 054 45 802 Verifica

V133 385

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-7593 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 1998 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6288 1 054 45 802 Verifica

V141 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-7895 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2203 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 7624 1 054 45 802 Verifica

V142 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-7592 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2305 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 7927 1 054 45 802 Verifica

V15 796

Apoio

Esquerdo ENV_

ELU

-5985 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo -693 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6202 1 054 45 802 Verifica

V161 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-10117 1 054 46 802 Verifica

12Vatildeo -10996 1 054 47 802 Verifica

Apo Direito 6350 1 054 48 802 Verifica

V162 241

Ap Esquerdo ENV_

ELU

5268 1 054 49 802 Verifica

12Vatildeo -684 1 054 50 802 Verifica

Ap Direito 8788 1 054 51 802 Verifica

V171 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6557 1 054 52 802 Verifica

12Vatildeo -1933 1 054 53 802 Verifica

Ap Direito 6997 1 054 54 802 Verifica

V172 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6399 1 054 55 802 Verifica

12Vatildeo -1365 1 054 56 802 Verifica

Ap Direito 4762 1 054 57 802 Verifica

V173 241

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6328 1 054 58 802 Verifica

12Vatildeo -4398 1 054 59 802 Verifica

Ap Direito 6576 1 054 60 802 Verifica

Quadro 48 - Dimensionamento ao Esforccedilo Transverso das Vigas da Cobertura (cont)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 59

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas Secccedilotildees Combinaccedilatildeo ρwmin

min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m] max

swA

s

[cm2m]

sw

adoptado

A

s

[cm2m]

Nordm

Ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m)]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

slmaacutex

[mm]

stmaacutex

[mm] Estribos

V11

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 185 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 059 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 175 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V121

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 250 3105 250 2 13 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 116 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 238 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V122

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 218 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 085 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 215 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V123

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 236 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 097 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 274 3105 274 2 14 201 495 495 ϕ8025

V131

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 237 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 121 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 261 3105 261 2 13 201 495 495 ϕ8025

V132

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 251 3105 251 2 13 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 087 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 210 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V133

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 294 3105 294 2 15 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 077 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 243 3105 243 2 12 201 495 495 ϕ8025

Quadro 49 - Armaduras de Esforccedilo Transverso nas Vigas da Cobertura

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

60

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck= 25 Mpa

b= 03 m

h= 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas Secccedilotildees Combinaccedilatildeo ρwmin min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m]

max

swA

s

[cm2m

]

sw

adoptado

A

s

[cm2m]

Nordm

ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m

]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

slmaacutex

[mm]

stmaacutex

[mm] Estribos

V141

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 306 3105 306 2 15 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 085 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 295 3105 295 2 15 201 495 495 ϕ8025

V142

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 294 3105 294 2 15 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 089 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 307 3105 307 2 15 201 495 495 ϕ8025

V15

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 232 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 027 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 240 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V161

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 406 3105 406 2 20 251 495 495 ϕ802

12Vatildeo 00008 240 046 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 273 3105 273 2 14 201 495 495 ϕ8025

V162

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 235 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 032 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 420 3105 420 2 21 251 495 495 ϕ8025

V171

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 325 3105 325 2 16 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 099 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 373 3105 373 2 19 201 495 495 ϕ8025

V172

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 354 3105 354 2 18 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 078 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 284 3105 284 2 14 201 495 495 ϕ8025

Quadro 49 - Armaduras de Esforccedilo Transverso nas Vigas da Cobertura (cont)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 61

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4cm

d = 066 m

Vigas Secccedilotildees Combinaccedilatildeo ρwmin

min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m]

max

swA

s

[cm2m]

sw

adoptado

A

s

[cm2m]

nordm ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

slmaacutex

[mm]

stmaacutex

[mm]

Estribos

V173

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 392 3105 392 2 20 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 283 3105 283 2 14 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 441 3105 441 2 22 251 495 495 ϕ8025

Quadro 49 - Armaduras de Esforccedilo Transverso nas Vigas da Cobertura (cont)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

62

444 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo - Fendilhaccedilatildeo

O dimensionamento aos estados limites de fendilhaccedilatildeo foi efetuado aplicando os criteacuterios

do EC2 atraveacutes de uma folha de caacutelculo em ˝Excel˝ e recorrendo tambeacutem ao software ˝Gala

Reinforcement˝

Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo

Materiais

Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo C2530

fck = 25 Mpa

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

Viga Combinaccedilatildeo fcteff

[MPa] kc k

Act

[cm2m]

Asmins

[cm2m]

V030mx070m ENV_ELU 26 04 1 1050 218

Conclusatildeo Todas as armaduras longitudinais das vigas da cobertura tecircm armaduras

superiores agrave armadura miacutenima de fendilhaccedilatildeo

Espaccedilamentos Maacuteximos dos Varotildees

O limite maacuteximo de abertura de fendas wmax natildeo pode ser superior a 03 mm uma vez que

todas as vigas satildeo da classe de exposiccedilatildeo XC2

A verificaccedilatildeo das aberturas das fendas foi realizada nas secccedilotildees dos apoios das vigas

Na Figura 436 estaacute indicada a verificaccedilatildeo para a secccedilatildeo mais desfavoraacutevel de uma das

vigas tendo-se verificado que a abertura maacutexima eacute de 0279 mm inferior ao valor maacuteximo

admissiacutevel

445 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Deformaccedilatildeo

Uma vez que as vigas foram dimensionadas de modo a satisfazerem os limites vatildeoaltura

de acordo com o EC2 considera-se que as flechas natildeo excedem os limites estabelecidos

Quadro 410 - Vigas de Coberturas - Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo

Figura 436 - Estado Limite de Fendilhaccedilatildeo na Secccedilatildeo do Apoio de uma das Vigas

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 63

Nota Em relaccedilatildeo agraves vigas de fundaccedilatildeo do Edifiacutecio o dimensionamento encontra-se no Anexo I

Pilares 45

451 Dimensionamento

Os pilares foram dimensionados a partir da anaacutelise direta dos ficheiros de resultados dos

esforccedilos NEdx + MEy + MEdz para as combinaccedilotildees mais desfavoraacuteveis determinados no

˝SAP2000˝ em relaccedilatildeo aos estados limites uacuteltimos

O dimensionamento orgacircnico foi feito com recurso agraves expressotildees das secccedilotildees sujeitas agrave

flexatildeo desviada com compressatildeo e ou traccedilatildeo a partir do software ˝Gala Reinforcement˝

considerando para os materiais o betatildeo da classe C2530 e o accedilo das armaduras ordinaacuterias

A500NR

De modo a facilitar o dimensionamento dos pilares criaram-se diferentes grupos com base

nos esforccedilos da mesma ordem de grandeza

a)

b)

Pilares Grupos

Secccedilotildees

[m x m] h

[m] a b

P11

A

035 035 185

P12 035 035 185

P13 035 035 185

P14 035 035 185

P15

B

035 035 185

P16 035 035 185

P17 035 035 185

P18 035 035 185

P19 C

035 035 185

P110 035 035 185

P111 D

035 035 185

P112 035 035 185

Figura 437 - Identificaccedilatildeo dos Grupos de Pilares ndash a) Vista em 3D b) Vista em Planta

Quadro 411 - Grupos e Geometria dos Pilares

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

64

452 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Longitudinais

O dimensionamento foi realizado de modo a verificar se os esforccedilos de caacutelculo para as

combinaccedilotildees de accedilotildees dos estados limites uacuteltimos mais condicionantes eram inferiores agrave

capacidade resistente das secccedilotildees previamente arbitradas (geometria e armaduras)

Os quadros e graacuteficos seguintes resumem o estudo das secccedilotildees dos diferentes grupos de

pilares a partir dos esforccedilos determinados no ˝SAP2000˝ tendo-se recorrido ao ˝Gala

Reinforcement˝ e tambeacutem a folhas elaboradas em ˝Excel˝ para as diferentes verificaccedilotildees

Pilares do Grupo A

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

Quadro 413 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo A

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 1587 kN (Compressatildeo)

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 2315 kN (Compressatildeo)

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wxx2) -15870 4007 1825

ELUT+

(Wy2) -23154 1643 712

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armadura

adotada

035 m x 035 m 245 905 49 8ϕ12

Figura 438 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N= - 1587 kN b) N= - 2315 kN

Quadro 412 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo A

Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 65

Pilares do Grupo B

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

Quadro 415 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo B

Pilares do Grupo C

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 804 kN (Compressatildeo)

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wxx1) -8040 -2080 3922

ELUT+(Wyy1) -10220 -3626 -3583

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armadura

adotada

035 m x 035 m 245 905 49 8ϕ12

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wyy1) -14467 -1189 1836

ELUE1y -10730 7014 1452

Quadro 414 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo B

Figura 439 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 804 kN b) N = - 1022 kN

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100M

z

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 1022 kN (Compressatildeo)

Quadro 416 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo C

Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

66

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

Quadro 417 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo C

Pilares do Grupo D

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armadura

adotada

035 m x 035 m 245 1257 49 4ϕ16+4ϕ12

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wyy1) -11142 -1273 -2928

ELUE1y -9015 1804 937

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 1073 kN (Compressatildeo)

Quadro 418 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo D

Figura 441 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 11142 kN b) N = - 9015 kN

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 mx 035m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 11142 kN (Compressatildeo)

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 mx 035m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 9015 kN (Compressatildeo)

-80

-40

0

40

80

-80 -40 0 40 80

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 14467 kN (Compressatildeo)

Figura 440 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 14467 kN b) N = - 1073 kN

Capacidade

Resistente Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 67

Quadro 419 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo D

Nota As armaduras consideradas para todos os pilares verificam a seguranccedila aos estados

limites uacuteltimos de flexatildeo composta

453 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Transversais (Cintas)

A partir dos esforccedilos transversos maacuteximos das combinaccedilotildees dos estados limites uacuteltimos

foram realizados os caacutelculos para o dimensionamento das armaduras transversais de acordo

com os elementos indicados nos Quadros 420 e 421

Quadro 420 - Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo

Materiais Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo

C2530

fck = 25 Mpa

b = 035 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

Pilares Secccedilotildees

VEdy

[kN]

VEdz

[kN]

acw ν θ [deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

PA 035m x 035m 2348 4087 1 054 45 439 Verifica

PB 035m x 035m 3741 3851 1 054 45 439 Verifica

PC 035m x 035m 1739 1301 1 054 45 439 Verifica

PD 035m x 035m 4596 3133 1 054 45 439 Verifica

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armaduras

adotadas

035 m x 035 m 245 1257 49 4ϕ16+4ϕ12

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

68

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4cm

Grupos

de Pilares Secccedilotildees

ρwmin

min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m]

max

swA

s

[cm2m]

[cm2m]

Nordm

Ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

sclmaacutex

[mm] Estribos

PA 035m x 035m 00008 280 337 3623 337 2 17 335 160 ϕ8015

PB 035m x 035m 00008 280 319 3623 319 2 16 335 160 ϕ8015

PC 035m x 035m 00008 280 154 3623 154 2 14 335 160 ϕ8015

PD 035m x 035m 00008 280 421 3623 421 2 21 335 160 ϕ8015

A Figura 442 representa a pormenorizaccedilatildeo das armaduras nos pilares

Quadro 421 - Cintas nos Pilares

Figura 442 - Armaduras nos Pilares

8ϕ12

Cintas ϕ8015

sw

adoptado

A

s

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 69

454 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo - Fendilhaccedilatildeo

Os estados limites de fendilhaccedilatildeo dos pilares foram analisados pelo ˝Gala Reinforcement˝

e tambeacutem em folhas de caacutelculo em ˝Excel˝

Armaduras Miacutenimas de Fendilhaccedilatildeo

Materiais

Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo C2530 fck= 25Mpa

A500 fyk= 500Mpa

Grupos

de

Pilares

fcteff

[MPa] kc k

Act

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

PA 26 04 1 613 127

PB 26 04 1 613 127

PC 26 04 1 613 127

PD 26 04 1 613 127

Nota Todas as armaduras longitudinais dos pilares tecircm uma armadura superior agrave armadura

miacutenima de fendilhaccedilatildeo verificando assim o estado limite de fendilhaccedilatildeo

Espaccedilamento Maacuteximos dos Varotildees

O limite maacuteximo de abertura de fendas wmax considerado foi de 03 mm uma vez que os

pilares da estrutura pertencem agrave classe de exposiccedilatildeo XC2

A verificaccedilatildeo das aberturas das fendas foi realizada nas secccedilotildees dos pilares conforme

indicado na Figura 442

Quadro 422 - Armaduras Miacutenimas de Fendilhaccedilatildeo dos Pilares

Figura 443 - Estado Limite de Fendilhaccedilatildeo nas Secccedilotildees dos Pilares

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

70

Sapatas 46

461 Dimensionamento

As sapatas foram calculadas segundo os criteacuterios gerais definidos na Memoacuteria Descritiva

De acordo com o que foi referido no preacute-dimensionamento os momentos fletores dos

pilares satildeo absorvidos diretamente pelas vigas de fundaccedilatildeo

As sapatas foram dimensionadas para as combinaccedilotildees raras e apenas para os esforccedilos

axiais provenientes da superestrutura a que se juntaram tambeacutem os pesos proacuteprios e da terra

sobre as sapatas

O caacutelculo das armaduras foi feito pelo Meacutetodo de Labelle a partir das seguintes expressotildees

462 Estados Limites Uacuteltimos ndash Resistecircncia agrave Rotura por Corte

Os Quadros 423 424 e 425 resumem todas verificaccedilotildees realizadas no caacutelculo das

sapatas

( )

8 ( )

tsd x osx bsd

syd syd

F A aA N

f B d f B

(Eq 41)

( )

8 ( )

tsd y osy bsd

syd syd

F B aA N

f B d f A

(Eq 42)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 71

Quadro 423 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila do Solo ndash Combinaccedilotildees Siacutesmicas

Sapatas

Betatildeo C2530

fcd = 167 Mpa

Accedilo A500

fyd = 435 Mpa Peso

de

Terra

[kN]

Peso

da

Sapata

[kN]

Combinaccedilatildeo Siacutesmica

Verificaccedilatildeo

Geometria Combinaccedilatildeo

Siacutesmica

A

[m]

B

[m]

H

[m]

H1

[m]

ao

[m]

bo

[m] Combinaccedilotildees

F3

[kN]

Nb

[kN] σsolo

[kNm2]

2σadm

[kNm2] σsolo le 2σadm Raacutecio

S11 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 10156 11847 7582 500 Verifica 015

S12 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 18417 20107 12868 500 Verifica 026

S13 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 19366 21056 13476 500 Verifica 027

S14 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 11036 12726 8145 500 Verifica 016

S15 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 16485 18175 11632 500 Verifica 023

S16 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 16372 18062 11560 500 Verifica 023

S17 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 10002 11692 7483 500 Verifica 015

S18 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 19535 21225 13584 500 Verifica 027

S19 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 25289 26980 17267 500 Verifica 035

S110 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 14129 15819 10124 500 Verifica 020

S21 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 4341 6032 3860 500 Verifica 008

S22 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 7219 8909 5702 500 Verifica 011

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

72

Quadro 424 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila do Solo ndash Combinaccedilotildees Raras

Sapatas

Betatildeo C2530

fcd = 167 MPa

Accedilo A500

fyd = 435 MPa Peso

de

Terra

[kN]

Peso

das

Sapata

s

[kN]

Combinaccedilatildeo Rara Verificaccedilatildeo

Geometria Combinaccedilatildeo Rara

A

[m]

B

[m]

H

[m]

H1

[m]

ao

[m]

bo

[m] Combinaccedilotildees

F3

[kN]

Nb

[kN]

σsolo

[kNm2]

σadm

[kNm2]

σsolole σadm Raacutecio

S11 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wxx1) 12505 14196 9085 250 Verifica 036

S12 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wyy1) 18620 20310 12999 250 Verifica 052

S13 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wyy1) 19575 21265 13610 250 Verifica 054

S14 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wyy1) 13704 15394 9852 250 Verifica 039

S15 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wxx1) 16775 18465 11817 250 Verifica 047

S16 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wyy1) 16850 18540 11865 250 Verifica 047

S17 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wy1) 12393 14083 9013 250 Verifica 036

S18 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wx1) 19613 21303 13634 250 Verifica 055

S19 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wyy1) 27681 29371 18797 250 Verifica 075

S110 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_Wx1(T-) 14548 16238 10393 250 Verifica 042

S111 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T+(Wy1) 6943 8634 5525 250 Verifica 022

S112 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T+(Wy1) 11365 13055 8355 250 Verifica 033

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 73

Sapatas

Peso

das

Sapatas

[kN]

Peso

de

Terra

[kN]

Esforccedilos da Estrutura Armaduras Direccedilatildeo X Armaduras Direccedilatildeo Y

Combinaccedilatildeo

Siacutesmica

Combinaccedilatildeo

Fundamental

Comb

Siacutesmica

Comb

Fund ArmX

Comb

Siacutesmica

Comb

Fund ArmY

Comb

(ELU)

F3

[kN]

Nbsd

[kN]

Comb

(ELU)

F3

[kN]

Nbsd

[kN]

Asxcalculo

[cm2m]

Asxcalculo

[cm2m]

Asy calculo

[cm2m]

Asy calculo

[cm2m]

S11 1172 518 E1x 10156 11847 T-(Wxx1) 17666 19357 091 148 ϕ12015 091 148 ϕ12015

S12 1172 518 E1x 18417 19588 SC1+SC2

(T+)

25289 26980 150 207 ϕ12015 150 207 ϕ12015

S13 1172 518 E1x 19366 20538 SC1+SC2

(T+)

25289 26980 157 207 ϕ12015 157 207 ϕ12015

S14 1172 518 E1x 11036 12208 T-(Wyy1) 19305 20996 094 161 ϕ12015 094 161 ϕ12015

S15 1172 518 E1x 16485 17657 SC1+SC2

(T+)

22669 24359 135 187 ϕ12015 135 187 ϕ12015

S16 1172 518 E1x 16372 17544 SC1+SC2

(T+)

22832 24523 134 188 ϕ12015 134 188 ϕ12015

S17 1172 518 E1x 10002 11174 T-(Wy1) 17664 19354 086 148 ϕ12015 086 148 ϕ12015

S18 1172 518 E1x 19535 20707 SC1+SC2

(T+)

26381 28071 159 215 ϕ12015 159 215 ϕ12015

S19 1172 518 E1x 25289 26461 T-(Wyy1) 37752 39442 203 302 ϕ12015 203 302 ϕ12015

S110 1172 518 E1x 14129 15301 SC2

(Wx1T-)

19716 21406 117 164 ϕ12015 117 164 ϕ12015

S111 1172 518 E1x 4341 5513 T+(Wy1) 10247 11937 042 091 ϕ12015 042 091 ϕ12015

S112 1172 518 E1x 7219 8390 T+(Wy1) 16327 18017 064 138 ϕ12015 064 138 ϕ12015

Quadro 425 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila das Sapatas

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

75

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

O dimensionamento da estrutura do piso metaacutelico consistiu na verificaccedilatildeo de seguranccedila

dos pilares e das vigas que formam esta estrutura a partir dos esforccedilos de caacutelculo

determinados no ˝SAP2000˝

Foram realizadas todas as verificaccedilotildees de seguranccedila para as secccedilotildees transversais e para os

elementos conforme o EC3

Recorreu-se tambeacutem ao programa ˝SemiComp˝ e a folhas de caacutelculo em ˝Excel˝ de modo

a comparar os resultados obtidos nas diversas verificaccedilotildees

O piso metaacutelico eacute constituiacutedo por um esqueleto formado por pilares e vigas principais com

perfis IPE100 e vigas secundaacuterias cujos perfis satildeo T50x6

Todo este conjunto estaacute ligado por um pavimento em accedilo em chapa xadrez 57 mm

Dimensionamento 51

511 Caracteriacutesticas Geomeacutetricas e Propriedades das Secccedilotildees Transversais

A verificaccedilatildeo da resistecircncia das secccedilotildees foi realizada a partir das caracteriacutesticas

geomeacutetricas dos perfis com base nas informaccedilotildees recolhidas na tabela de perfis laminados da

˝Arbed˝

Nos Quadros 51 e 52 indicam-se as carateriacutesticas geomeacutetricas dos perfis metaacutelicos

utilizados

Figura 51 - Vista em 3D do Piso Metaacutelico

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

76

Quadro 51 - Propriedades e Caracteriacutesticas Geomeacutetricas - Perfil IPE 100

fy

[MPa]

E

[MPa]

G

[kgm]

L

[m]

h

[mm]

b

[mm]

tw

[mm]

tf

[mm]

A

[mm2]

r

[mm]

235 210 81 168 100 55 41 57 1032 7

Eixo de Maior ineacutercia y-y Eixo de Menor Ineacutercia z-z Iy

[cm4]

Wely

[cm3]

Wply

[cm3]

iy

[cm]

Avz

[cm2]

Iz

[cm4]

Welz

[cm3]

Wplz

[cm3]

iz

[cm]

Avy

[cm2]

It

[cm4]

Iw

[cm6]

171 342 3941 407 508 1592 579 915 124 508 12 350

Quadro 52 - Propriedades e Carateriacutesticas Geomeacutetricas - Perfil T50x6

fy

[MPa]

E

[MPa]

G

[kgm]

L

[m]

h

[mm]

b

[mm]

s = t

[mm]

r

[mm]

A

[mm2]

235 210 444 06 50 50 6 6 564

Eixo x-x Eixo y-y

_ Ix

[cm4]

IxVx

[cm3]

ix

[cm]

Iy

[cm4]

IyVy

[cm3]

iy

[cm]

121 336 146 606 242 103

512 Classificaccedilatildeo da Classe das Secccedilotildees Transversais

Os Quadros 53 e 54 referem todos os passos empregues na classificaccedilatildeo das classes das

secccedilotildees transversais

Material Classificaccedilatildeo do Banzo Classificaccedilatildeo da Alma Classe agrave

Flexatildeo

+ Compressatildeo Accedilo S235 JR

fy = 235 MPa

ɛ= 1

c

[mm] c tf 9 ɛ

c

[mm] c tw 33 ɛ

1845 32 9 Banzo da

Classe 1 746 182 33

Alma da

Classe 1 1

Quadro 54 - Classificaccedilatildeo das Secccedilotildees do Perfil T50 x 6

Material Classificaccedilatildeo do Banzo Classificaccedilatildeo da Alma Classe agrave

Flexatildeo Accedilo 235 JR

fy = 235 MPa

ɛ= 1

c

[mm] c t 9 ɛ

c

[mm] c t 33 ɛ

16 27 10 Banzo da

Classe 1 38 63 33

Alma da

Classe 1 1

Quadro 53 - Classificaccedilatildeo das Secccedilotildees do Perfil IPE 100

f

c9 ε

t

w

c33 ε

t

f

c9 ε

t

w

c33 ε

t

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 77

Dimensionamento das Secccedilotildees Transversais e dos Elementos dos Pilares e das 52

Vigas

Os elementos que constituem os pilares e as vigas foram dimensionados recorrendo aos

processos indicados no Quadro 55

Quadro 55 - Processos utilizados no dimensionamento da Estrutura Metaacutelica

Processos de Caacutelculo Resistecircncia das Secccedilotildees

Transversais

Resistecircncia dos

Elementos

1 ndash Folha de Caacutelculo

em ˝Excel˝

Esforccedilo Axial de Compressatildeo

Momento Fletor e Esforccedilo

Transverso

Flexatildeo Composta

Flexatildeo Desviada

Flexatildeo Composta com

Esforccedilo Transverso

Encurvadura por

Compressatildeo

Encurvadura Lateral

Flexatildeo Composta

com Compressatildeo

2 ndash ˝SAP 2000˝

3 ndash ˝SemiComp˝

(+˝LTBeam˝)

4 ndash Comparaccedilatildeo dos

Resultados

Dimensionamento dos Pilares IPE 100 53

Estados Limites Uacuteltimos - Verificaccedilatildeo da Resistecircncia das Secccedilotildees e dos Elementos

mais solicitados

Foi realizada uma anaacutelise aos estados limites uacuteltimos dos perfis IPE100 que constituem os

montantes da estrutura metaacutelica tendo-se escolhido o pilar com maior raacutecio obtido no

programa de elementos finitos

No Quadro 56 apresentam-se os raacutecios de todos os pilares para a combinaccedilatildeo

condicionante dos estados limites uacuteltimos

Quadro 56 - Raacutecios dos Pilares

Nordm

Barra Perfil Tipo Combinaccedilotildees Raacutecio

537 IPE100 Pilar ELU 037

549 IPE100 Pilar ELU 034

528 IPE100 Pilar ELU 033

582 IPE100 Pilar ELU 032

534 IPE100 Pilar ELU 032

562 IPE100 Pilar ELU 030

552 IPE100 Pilar ELU 029

525 IPE100 Pilar ELU 028

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

78

Quadro 56 - Raacutecios dos Pilares (cont)

Nordm

Barra Perfil Tipo Combinaccedilotildees Raacutecio

585 IPE100 Pilar ELU 028

565 IPE100 Pilar ELU 026

513 IPE100 Pilar ELU 025

517 IPE100 Pilar ELU 025

515 IPE100 Pilar ELU 024

541 IPE100 Pilar ELU 022

545 IPE100 Pilar ELU 022

520 IPE100 Pilar ELU 022

532 IPE100 Pilar ELU 022

554 IPE100 Pilar ELU 022

539 IPE100 Pilar ELU 022

558 IPE100 Pilar ELU 021

533 IPE100 Pilar ELU 021

524 IPE100 Pilar ELU 021

504 IPE100 Pilar ELU 021

543 IPE100 Pilar ELU 021

522 IPE100 Pilar ELU 021

556 IPE100 Pilar ELU 021

502 IPE100 Pilar ELU 020

478 IPE100 Pilar ELU 020

490 IPE100 Pilar ELU 019

560 IPE100 Pilar ELU 019

547 IPE100 Pilar ELU 019

530 IPE100 Pilar ELU 019

506 IPE100 Pilar ELU 018

482 IPE100 Pilar ELU 017

480 IPE100 Pilar ELU 017

481 IPE100 Pilar ELU 017

487 IPE100 Pilar ELU 017

498 IPE100 Pilar ELU 017

580 IPE100 Pilar ELU 017

496 IPE100 Pilar ELU 016

493 IPE100 Pilar ELU 015

477 IPE100 Pilar ELU 015

574 IPE100 Pilar ELU 010

579 IPE100 Pilar ELU 008

567 IPE100 Pilar ELU 007

571 IPE100 Pilar ELU 007

569 IPE100 Pilar ELU 007

572 IPE100 Pilar ELU 006

483 IPE100 Pilar ELU 006

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 79

Esforccedilos de Caacutelculo para a combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel

Os esforccedilos de caacutelculo do pilar com maior raacutecio correspondente agrave combinaccedilatildeo mais

desfavoraacutevel estatildeo indicados na Figura 53 e no Quadro 57

Diagramas de Esforccedilos de Caacutelculo

NEd

[kN]

MyEd

[kNm]

MzEd

[kNm]

VyEd

[kN]

VzEd

[kN]

Quadro 57 - Esforccedilos de Caacutelculo mais desfavoraacuteveis na secccedilatildeo do Pilar

Esforccedilos Atuantes de Caacutelculo

NED

[kN]

MyED

[kNm]

MzED

[kNm]

VyEd

[kN]

VzEd

[kN]

-2676 -013 -012 -007 -008

Figura 53 - Diagramas de Esforccedilos de Caacutelculo

Figura 52 ndash Raacutecios de Dimensionamento da Combinaccedilatildeo mais condicionante do pilar IPE100

˝SAP 2000˝

Nordm

Barra Perfil Tipo Comb Raacutecio

537 IPE100 Pilar ELU 037

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

80

531 Processos de Caacutelculo

1ordm Processo - Dimensionamento pelas Folhas de Caacutelculo em ˝Excel˝

O dimensionamento em ˝Excel˝ permitiu proceder agraves seguintes verificaccedilotildees

Resistecircncia das Secccedilotildees Transversais

Quadro 58 ndash Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Axial de Compressatildeo

Quadro 59 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo

Quadro 510 - Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Transverso

Esforccedilo Transverso

Eixo y-y Eixo z-z Encurvadura por Esforccedilo

Transverso

VyEd

[kN]

VplyRd

[kN]

VzED

[kN]

VplzRd

[kN]

ɛ η

007 6892 0001 Verifica 008 6895 0001 Verifica 244 1 1 72 Verifica

Esforccedilo Axial de Compressatildeo

NED(-)

[kN]

NcRd

[kN]

2676 24252 011 Verifica

Momento Fletor

Eixo y-y Eixo z-z

MyED

[kNm]

Mplrdy

[kNm]

yEd

cyRd

M

M

yEd

cyRd

10M

M

MzED

[kNm]

MplzRd

[kNm]

zEd

czRd

M

M

zEd

czRd

10M

M

013 926 001 Verifica 012 215 013 Verifica

Ed

cRd

N

N

Ed

cRd

10N

N

yEd

cyRd

V

V

yEd

cyRd

10V

V

zEd

czRd

V

V

zEd

czRd

10V

V

w

w

h

t

ε72 times

η

w

w

h ε 72 times

t η

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 81

Quadro 511 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Composta (M+N)

Flexatildeo Composta (M+N)

Eixo y-y Eixo z-z

1ordf Condiccedilatildeo 2ordf Condiccedilatildeo

Natildeo eacute

necessaacuterio

minorar o

MplRd

Natildeo eacute

necessaacuterio

minorar o

MplRd

025NplRd NEd le 025 NplRd

6063 Verifica 4818 Verifica 9261 0014 Verifica 9635 Verifica 215 006 Verifica

Quadro 512 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Desviada

Flexatildeo Composta com Esforccedilo Transverso (M+N+V)

Eixo y-y Eixo z-z

ρy

1ordf Condiccedilatildeo 2ordf Condiccedilatildeo Natildeo eacute necessaacuterio

minorar o MplRd n le 020 05VRd VEd le 05VRd

Natildeo eacute necessaacuterio

minorar o MplRd

025 NRd NEd le 025 NRd 05VRd VEd le 05VRd MNVyRd le MplyRd MNVzRd le MplzRd

1 6063 Verifica 3446 Verifica 926 Verifica 3447 Verifica 215

Flexatildeo Desviada

α = 5n 1 yEd zEd

NyRd NzRd

M M

M M

yEd zEd

NyRd NzRd

10M M

M M

2 1 0056 Verifica

w w

M0

05 h t

w wEd

M0

05 h t

γN

NyRd plyRd=M M

yEd

NyRd

M

M

yEd 10

NyRd

M

M w w y

M0

h t

γ

f w w yEd

M0

h t

γ

fN

NzRd plzRd=M M

zEd

NzRd

M

M

zEd10

NzRd

M

M

Quadro 513 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Composta com Esforccedilo Transverso (M+N+V)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

82

Elementos Uniformes Comprimidos - Colunas

Curva de Encurvadura Encurvadura segundo o Eixo mais Resistente y-y Encurvadura segundo o Eixo menos Resistente z-z

h

b

tf

[mm]

Curva

eixo

y-y

Curva

eixo

z-z

βA λ1 αy Lcry λy y

y y 02y

NbyRd

[kN]

Ed

byRd

10N

N αz Lcrz λz

z

z z z 02

NbRdz

[kN]

Ed

bzRd

10N

N

18 57 a b 1 939 021 168 413 044 062 094 Verifica 2285 Verifica 034 168 1355 14 175 036 Verifica 8831 Verifica

Elementos Uniformes em Flexatildeo - Resistecircncia agrave Encurvadura

Encurvadura Lateral

Tipo de

diagrama de

Momentos em y

kz C1 Mcr

[kNm]

Wy

[cm3] LT

LT0

LT LT0

h

b

Curva de

Encurv

Lateral

αLT β LT LT

MbRdy

[kNm]

Ed

bRdy

10M

M

10 188 23 3941 064 04

Com risco de

bambeamento 182 b 034 075 070 090 832 Verifica

Quadro 514 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura por Compressatildeo

Quadro 515 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura Lateral

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 83

Resistecircncia do Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo ndash Colunas - Viga

Quadro 518 - Flexatildeo Composta com Compressatildeo

c) Flexatildeo Composta com Compressatildeo Colunas - Viga

Eq661 le 1

Eq662 le 1

012 001 0029 016 Verifica 030 0014 0048 037 Verifica

a) Caacutelculo dos Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes

a1) Cmy - Flexatildeo na direccedilatildeo do Eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo z-z

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de

Diagramas de

Momentos

Tipo de

Carga Ѱy Cmy

168 0 013 Linear Uniforme 0 06

a2) Cmz - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo z-z e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Lz

[m]

MEdzesq

[kNm]

MEdzdir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱz Cmz

168 0 012 Linear Uniforme 0 06

a3) CmLT - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱy CmLT

168 0 013 Linear Uniforme 0 06

b) Fatores de Interaccedilatildeo kij ndash Meacutetodo

Alternativo 2

kyy kyz kzy kzz

06 051 091 085

Ed

y

y

M1

A

χγ

N

f

yEd

yyply y

LTM1

k

χγ

M

W fzEd

yzplz y

M1

k timestimes

γ

M

W f

yEd zEdEdyy yz

ply plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA times times

χ χ timesγ γ γ

y y

y

M MN

f W f W f

Ed

y

z

M1

A

χγ

N

fyEd

zyply y

LTM1

k timestimes

χ timesγ

M

W fzEd

zzplz y

M1

k times

γ

M

W f

yEd zEdEdzy zz

ply y plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA

χ χγ γ γ

y

z

M MN

f W f W f

Quadro 517 - Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes Quadro 516 ndash Fatores de Interaccedilatildeo kij

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

84

2ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelo ˝SAP2000˝

Apresenta-se na Figura 54 os resultados do dimensionamento da folha de caacutelculo do

˝SAP2000˝ que inclui os seguintes itens

1 ndash Identificaccedilatildeo do nordm da barra perfil comprimento combinaccedilatildeo de accedilatildeo classe de secccedilatildeo

2 ndash Caracteriacutesticas e propriedades geomeacutetricas do perfil

3 ndash Esforccedilos de caacutelculo para a combinaccedilatildeo que conduz a um maior raacutecio

4 ndash Dimensionamento da secccedilatildeo agrave flexatildeo composta com compressatildeo

5 ndash Dimensionamento agrave encurvadura por compressatildeo

6 e 7 ndash Dimensionamento agrave encurvadura lateral

8 ndash Fatores de Interaccedilatildeo

1

2

3

4

5

Figura 54 - Folha de Dimensionamento do ˝SAP2000 ˝ para o Pilar IPE100 mais solicitado

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 85

3ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelo ˝SemiComp˝

Este software foi utilizado para a verificaccedilatildeo da secccedilatildeo mais esforccedilada e tambeacutem do

elemento agrave flexatildeo composta com compressatildeo conforme os resultados indicados nas Figuras

55 56 e 57

6

7

8

Figura 54 - Folha de Dimensionamento do ˝SAP2000 ˝ para o Pilar IPE100 mais solicitado (cont)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

86

Verificaccedilatildeo da Secccedilatildeo

Figura 55 - Folha de Caacutelculo do ˝SemiComp˝ - Verificaccedilatildeo da Secccedilatildeo Transversal

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 87

Verificaccedilatildeo do Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo

Figura 56 - Folha de Caacutelculo do ˝SemiComp˝ - Verificaccedilatildeo para o Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

88

Nota Para a utilizaccedilatildeo do software ˝SemiComp˝ foi necessaacuterio determinar previamente o

momento criacutetico tendo-se utilizado para esta finalidade o software ˝LTBeam˝ cujo

resultado estaacute indicado na Figura 57

532 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Verificaccedilatildeo de Seguranccedila aos Estados Limites de

Deformaccedilatildeo

A verificaccedilatildeo de seguranccedila aos estados limites de utilizaccedilatildeo foi determinada com base nos

deslocamentos horizontais nas direccedilotildees x e y determinados no ˝SAP2000˝

No Quadro 519 apresentam-se os deslocamentos maacuteximos e os valores admissiacuteveis para o

pilar mais condicionante

Quadro 519 - Deslocamento Horizontal Maacuteximo do Pilar

Elemento H300

[cm]

δx

[cm] δx le H300

δy

[cm] δy le H300

Pilar

IPE100 168300 = 056 0008 Verifica 0015 Verifica

A verificaccedilatildeo de seguranccedila aos estados limites de utilizaccedilatildeo foi realizada com base nos

deslocamentos horizontais nas direccedilotildees x e y determinados no ˝SAP2000˝

Figura 57 - Determinaccedilatildeo do Momento Critico - ˝LTBeam˝

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 89

52 Dimensionamento das Vigas IPE 100

Estados Limites Uacuteltimos - Verificaccedilatildeo da Resistecircncia das Secccedilotildees e dos Elementos

mais solicitados

No dimensionamento aos estados limites uacuteltimos das vigas dos perfis IPE100 foi escolhida

a viga com maior raacutecio para a combinaccedilatildeo mais condicionante

No Quadro 520 apresentam-se os raacutecios de todas as vigas para a combinaccedilatildeo desfavoraacutevel

dos estados limites uacuteltimos

Quadro 520 - Raacutecios das Vigas

Nordm Barra Perfil Tipo Combinaccedilotildees Raacutecios

623 IPE100 Viga ELU 038

622 IPE100 Viga ELU 037

188 IPE100 Viga ELU 037

150 IPE100 Viga ELU 036

148 IPE100 Viga ELU 036

187 IPE100 Viga ELU 035

162 IPE100 Viga ELU 035

175 IPE100 Viga ELU 035

189 IPE100 Viga ELU 035

186 IPE100 Viga ELU 034

174 IPE100 Viga ELU 034

161 IPE100 Viga ELU 033

163 IPE100 Viga ELU 033

176 IPE100 Viga ELU 033

173 IPE100 Viga ELU 032

160 IPE100 Viga ELU 032

201 IPE100 Viga ELU 029

200 IPE100 Viga ELU 029

202 IPE100 Viga ELU 028

199 IPE100 Viga ELU 028

140 IPE100 Viga ELU 020

139 IPE100 Viga ELU 020

178 IPE100 Viga ELU 019

177 IPE100 Viga ELU 019

165 IPE100 Viga ELU 018

164 IPE100 Viga ELU 018

781 IPE100 Viga ELU 018

780 IPE100 Viga ELU 018

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

90

Esforccedilos de Caacutelculo para a combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel

Na Figura 59 e no Quadro 521 apresentam-se os esforccedilos de caacutelculo da viga com maior

raacutecio correspondente agrave combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel

531 Diagramas de Esforccedilos de Caacutelculo

MyEd [kNm]

[k]

VzEd [kN]

Quadro 521 - Esforccedilos de Caacutelculo mais desfavoraacuteveis na secccedilatildeo da Viga

NED

[kN]

MyED

[kNm]

MzED

[kNm]

VyEd

[kN]

VzEd

[kN]

Sem

significado 337

Sem

significado

Sem

significado -1046

Figura 59 - Diagramas de Esforccedilos na Viga

Figura 58 - ˝SAP2000˝ - Raacutecios de Dimensionamento da Viga mais solicitada

Nordm

Barra Perfil Tipo Comb Raacutecio

623 IPE100 Viga ELU 038

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 91

533 Processos de Caacutelculo

1ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelas Folhas de Caacutelculo em ˝Excel˝

Verificaccedilotildees realizadas para a viga - IPE100

Resistecircncia das Secccedilotildees Transversais

Quadro 522 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo

Quadro 523 - Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Transverso

Esforccedilo Transverso

Eixo z-z Encurvadura por Esforccedilo

Transverso

VzEd

[kN]

VplzRd

[kN]

ɛ η

1046 6895 0152 Verifica 244 1 1 72 Verifica

Momento Fletor

Eixo y-y

MyEd

[kNm]

Mplrdy

[kNm]

yEd

cyRd

10M

M

337 926 036 Verifica

yEd

cyRd

M

M

zEd

czRd

V

V

zEd

czRd

10V

V

w

w

h

t

ε72 times

η

w

w

h ε 72 times

t η

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

92

Resistecircncia do Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo ndash Colunas-Viga

Elementos Uniformes em Flexatildeo

Encurvadura Lateral

Tipo de

Diagrama de

Momentos em y

ψ C1 kz Mcr

[kNm]

Wy

[cm3]

Curva de

Encurv

Lateral

MbyRd

0 188 1 2372 3941 063 04 Com risco de

Bambeamento 182 b 034 08 069 091 839 040 Verifica

a) Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes

a1) Cmy - Flexatildeo na direccedilatildeo do Eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo z-z

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de

Diagramas de

Momentos

Tipo de

Carga Ѱy Cmy

161 0 337 Linear Uniforme 0 06

a2) Cmz - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo z-z e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Lz

[m]

MEdzesq

[kNm]

MEdzdir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱz Cmz

161 0 0 - Uniforme 0 0

a3) CmLT - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱy CmLT

161 0 337 Linear Uniforme 0 06

b) Fatores de Interaccedilatildeo kij ndash Meacutetodo

Alternativo 2

kyy kyz kzy kzz

06 0 10 0

Quadro 524 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura Lateral

LT LT0 LT LT0 h

b LT LTΦ LTEd

byRd

M

MEd

byRd

10M

M

Quadro 526 - Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes Quadro 525 - Fatores de Interaccedilatildeo kij

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 93

Quadro 527 - Flexatildeo Composta Com Compressatildeo

a) Flexatildeo Composta com Compressatildeo Colunas - Viga

Eq661 le 1

Eq662 le 1

0 0241 0 0241 Verifica 0 0402 0 0402 Verifica

yEd

yyply y

LTM1

k

χγ

M

W fEd

y

y

M1

A

χγ

N

fzEd

yzplz y

M1

k timestimes

γ

M

W f

yEd zEdEdyy yz

ply plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA times times

χ χ timesγ γ γ

y y

y

M MN

f W f W fEd

y

z

M1

A

χγ

N

f

zEdzy

ply y

LTM1

k

χγ

M

W fzEd

zzplz y

M1

k times

γ

M

W f

yEd zEdEdzy zz

ply y plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA

χ χγ γ γ

y

z

M MN

f W f W f

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

94

2ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelo˝ SAP2000˝

Na Figura 510 apresentam-se alguns dos resultados do dimensionamento da folha de

caacutelculo do ˝SAP2000˝ utilizados na verificaccedilatildeo das secccedilotildees transversais da viga mais

esforccedilada bem como no estudo da encurvadura lateral (bambeamento)

De acordo com os diagramas de esforccedilos de caacutelculo momentos fletores e esforccedilos

transversos mais desfavoraacuteveis estudaram-se os trecircs troccedilos em que a viga ao bambeamento

Estados Limites Uacuteltimos

1ordmTroccedilo

2ordmTroccedilo

3ordmTroccedilo

Figura 510 - Folhas de Dimensionamento do ˝SAP2000˝ para a Viga IPE100

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 95

Verificaccedilotildees

Os Quadros 528 e 529 apresentam as verificaccedilotildees realizadas

Quadro 528 - Valores dos Esforccedilos em cada Troccedilo da Viga

Troccedilos Mcr

[kNm]

MbRd

[kNm]

1ordm 10483 914

2ordm 5534 880

3ordm 20371 923

Quadro 529 - Raacutecios das Secccedilotildees mais Esforccediladas e da Encurvadura da Viga

Raacutecios ndash Verificaccedilotildees

Secccedilotildees mais Esforccediladas Encurvadura

da Viga

Ed

Rd

N

N

y Ed

y Rd

M

M

z Ed

z Rd

V

V

z Ed

z Rd

M

M

y Ed

y bRd

M

M

Sem

Significado

3370363

926

10420152

6867

Sem

Significado 337

038288

Nota Uma vez que NEd eacute igual a zero e VEd le 05VRd os momentos resistentes de caacutelculo natildeo

satildeo minorados pela presenccedila deste esforccedilo

4ordm Quadro Comparativo

Nos Quadros 530 e 531 apresentam-se a comparaccedilatildeo dos diferentes resultados obtidos

Quadro 530 - Raacutecios na Viga

Folhas de

Caacutelculo ˝SAP2000˝

y Ed

y Rd

M

M 036 036

z Ed

z Rd

V

V 0152 0152

Quadro 531 - Raacutecios na Viga

Folhas de

Caacutelculo ˝SAP2000˝

Mcr

1ordm Troccedilo 15315 10483

2ordm Troccedilo 5970 5534

3ordm Troccedilo 23238 20371

MbRd

1ordm Troccedilo 926 9143

2ordm Troccedilo 926 88

3ordm Troccedilo 926 923

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

96

Conclusotildees Verifica-se no Quadro 530 que os resultados do dimensionamento pelos dois

processos conduzem a valores da mesma ordem de grandeza e inferiores agrave

unidade

Estados Limites de Serviccedilo

A verificaccedilatildeo da seguranccedila aos estados limites de utilizaccedilatildeo foi realizada com base nos

deslocamentos verticais maacuteximos para a combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel conforme se indica

na Figura 511

Quadro 532 - Deslocamento Maacuteximo da Viga

Elemento δmaxSAP2000

[cm]

δmaxEC3 = L300

[cm] δmaxSAP2000 le L300

Viga

IPE100 017 161300 = 054 Verifica

53 Ligaccedilotildees

534 Ligaccedilotildees Soldadas

As ligaccedilotildees soldadas foram dimensionadas de acordo com a informaccedilatildeo indicada na

Memoacuteria Descritiva

A Figura 512 apresenta o aacutebaco que permite de um modo simples proceder ao

dimensionamento dos cordotildees das soldaduras de acircngulo

Figura 511 - Deslocamento Maacuteximo da Viga para a Combinaccedilatildeo ELServiccedilo

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 97

Figura 512 - Aacutebaco de Dimensionamento dos Cordotildees de Soldadura de acircngulo S235 JR

Ligaccedilatildeo do Pilar ndash Viga (Soldada)

LOADS

Case Manual calculations

Mb2Ed = -337 [kNm] Bending moment in the left beam

Vb2Ed = -1046 [kN] Shear force in the left beam

Nb2Ed = -013 [kN] Axial force in the left beam

Mc2Ed = -012 [kNm] Bending moment in the upper column

Vc2Ed = -008 [kN] Shear force in the upper column

Nc2Ed = -2676 [kN] Axial force in the upper column

RESULTS

WEB PANEL - SHEAR Mb1Ed = 000 [kNm] Bending moment (right beam) [53(3)]

Mb2Ed = -337 [kNm] Bending moment (left beam) [53(3)]

Vc1Ed = 000 [kN] Shear force (lower column) [53(3)]

Vc2Ed = -008 [kN] Shear force (upper column) [53(3)]

z = 94 [mm] Lever arm [625]

VwpEd = (Mb1Ed - Mb2Ed) z - (Vc1Ed - Vc2Ed) 2

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 50 100 150 200 250 300

FwR

d [

kN]

L [mm] - Comprimento de cordatildeo

Cordotildees de Soldadura em Accedilo S235 JR

a=12mm

a=11mm

a=10mm

a=9mm

a=8mm

a=7mm

a=6mm

a=5mm

a=4mm

a=3mm

Figura 513 - Pormenor em 3D da ligaccedilatildeo Pilar - Viga

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

98

VwpEd = 3570 [kN] Shear force acting on the web panel [53(3)]

Avs = 508 [cm2] Shear area of the column web EN1993-1-1[626(3)]

Avc = 508 [cm2] Shear area EN1993-1-1[626(3)]

ds = 94 [mm] Distance between the centroids of stiffeners [6261(4)]

MplfcRd = 010 [kNm] Plastic resistance of the column flange for bending [6261(4)]

MplstuRd = 012 [kNm] Plastic resistance of the upper transverse stiffener for bending [6261(4)]

MplstlRd = 012 [kNm] Plastic resistance of the lower transverse stiffener for bending [6261(4)]

VwpRd = 09 ( Avsfywc ) (3 M0) + Min(4 MplfcRd ds (2 MplfcRd + MplstuRd + MplstlRd) ds) VwpRd = 6656 [kN] Resistance of the column web panel for shear [6261]

VwpEd VwpRd le 10 054 lt 100 verified (054)

WELD RESISTANCE Aw = 1700 [cm

2] Area of all welds [4532(2)]

Awy = 1103 [cm2] Area of horizontal welds [4532(2)]

Awz = 597 [cm2] Area of vertical welds [4532(2)]

Iwy = 28893 [cm4] Moment of inertia of the weld arrangement with respect to the hor axis [4532(5)]

max=max = 000 [MPa] Normal stress in a weld [4532(5)]

= = 000 [MPa] Stress in a vertical weld [4532(5)]

II = 000 [MPa] Tangent stress [4532(5)]

w = 080

Correlation coefficient [4532(7)]

[max2 + 3(max

2)] le fu(wM2) 000 lt 23500 verified (000)

[2 + 3(

2+II

2)] le fu(wM2) 000 lt 23500 verified (000)

le 09fuM2 000 lt 16920 verified (000)

WEAKEST COMPONENT COLUMN WEB PANEL - SHEAR

Connection conforms to the code Ratio 054

535 Ligaccedilotildees Aparafusadas

Com base no software Robot Structural Analysis Professional junta-se a justificaccedilatildeo de

uma ligaccedilatildeo aparafusada do pilar rotulado agrave laje teacuterrea de fundaccedilatildeo da cave

No Anexo II estaacute o relatoacuterio completo do caacutelculo realizado

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 99

Ligaccedilatildeo na base do Pilar Rotulado

LOADS

Case Manual calculations

NjEd = -2676 [kN] Axial force

VjEdy = -007 [kN] Shear force

VjEdz = -008 [kN] Shear force

RESULTS

COMPRESSION ZONE

COMPRESSION OF CONCRETE

c = 23 [mm] Additional width of the bearing pressure zone [625(4)]

fjd = 1994 [MPa] Design bearing resistance [625(7)]

FcRdn = 19845 [kN] Bearing resistance of concrete for compression [6282(1)]

RESISTANCES OF SPREAD FOOTING IN THE COMPRESSION ZONE

NjRd = FcRdn NjRd = 19845 [kN] Resistance of a spread footing for axial compression [6282(1)]

CONNECTION CAPACITY CHECK

NjEd NjRd le 10 (624) 013 lt 100 verified (013)

Figura 514 - Pormenor em 3D da ligaccedilatildeo na base s do Pilar Rotulado

A ndash PECcedilAS ESCRITAS

IV CONCLUSOtildeES

CONCLUSOtildeES

A realizaccedilatildeo deste trabalho permitiu a aplicaccedilatildeo praacutetica de diversos conceitos adquiridos

nas vaacuterias unidades curriculares do curso de engenharia civil possibilitando tambeacutem a

aprendizagem de novos conceitos no domiacutenio do dimensionamento de estruturas que foram

fundamentais para a realizaccedilatildeo do Projeto da Sala Eleacutetrica e do Posto de Transformaccedilatildeo

O estudo aprofundado de outros projetos em conjunto com outros conhecimentos

complementares adquiridos na anaacutelise estrutural de estruturas foram tambeacutem fundamentais

no desenvolvimento das diferentes fases deste Projeto

A elaboraccedilatildeo deste trabalho permitiu adquirir e consolidar conhecimentos nas aacutereas

referentes a

Regulamentaccedilatildeo Europeia (Eurocoacutedigos Estruturais) na parte referente da anaacutelise das

accedilotildees do vento sismo temperatura etc

Aprendizagem de softwares tais como ˝SAP2000˝ ˝GaLa Reinforcement˝

˝SemiComp˝ ˝LTBeam˝ etc

Elaboraccedilatildeo de tabelas de caacutelculo em ˝Excel˝ utilizadas quer para o dimensionamento

orgacircnico de elementos em betatildeo armado mas tambeacutem para secccedilotildees e elementos

metaacutelicos

Elaboraccedilatildeo de peccedilas desenhadas com recurso ao ˝Autocad˝

Perspetivas Futuras

O dimensionamento deste Edifiacutecio a partir de uma soluccedilatildeo totalmente metaacutelica ou em

betatildeo armado com elementos preacute-fabricados de modo a compararem-se os custos entre a

soluccedilatildeo deste Projeto e estas soluccedilotildees

Programar parte das tabelas que serviram para o dimensionamento dos elementos de betatildeo

armado e metaacutelicos com recurso agrave linguagem de Visual Basic (VBA)

Desafiar alguns colegas de curso de modo a publicar em conjunto tabelas e aacutebacos que

permitam proceder ao dimensionamento de vigas pilares e sapatas em betatildeo armado de um

modo mais ceacutelere

Page 8: A PEÇAS ESCRITAS III. MEMÓRIA JUSTIFICATIVA

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

X

Quadro 416 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo C 65

Quadro 417 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo C 66

Quadro 418 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo D 66

Quadro 419 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo D 67

Quadro 420 - Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo 67

Quadro 421 - Cintas nos Pilares 68

Quadro 422 - Armaduras Miacutenimas de Fendilhaccedilatildeo dos Pilares 69

Quadro 423 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila do Solo ndash Combinaccedilotildees Siacutesmicas 71

Quadro 424 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila do Solo ndash Combinaccedilotildees Raras 72

Quadro 425 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila das Sapatas 73

Quadro 51 - Propriedades e Caracteriacutesticas Geomeacutetricas - Perfil IPE 100 76

Quadro 52 - Propriedades e Carateriacutesticas Geomeacutetricas - Perfil T50x6 76

Quadro 53 - Classificaccedilatildeo das Secccedilotildees do Perfil IPE 100 76

Quadro 54 - Classificaccedilatildeo das Secccedilotildees do Perfil T50 x 6 76

Quadro 55 - Processos utilizados no dimensionamento da Estrutura Metaacutelica 77

Quadro 56 - Raacutecios dos Pilares 77

Quadro 57 - Esforccedilos de Caacutelculo mais desfavoraacuteveis na secccedilatildeo do Pilar 79

Quadro 58 - Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Axial de Compressatildeo 80

Quadro 59 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo 80

Quadro 510 - Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Transverso 80

Quadro 511 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Composta (M+N) 81

Quadro 512 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Desviada 81

Quadro 513 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Composta com Esforccedilo Transverso (M+N+V) 81

Quadro 514 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura por Compressatildeo 82

Quadro 515 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura Lateral 82

Quadro 517 ndash Fatores de Interaccedilatildeo kij 83

Quadro 516 - Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes 83

Quadro 518 - Flexatildeo Composta com Compressatildeo 83

Quadro 519 - Deslocamento Horizontal Maacuteximo do Pilar 88

Quadro 520 - Raacutecios das Vigas 89

Quadro 521 - Esforccedilos de Caacutelculo mais desfavoraacuteveis na secccedilatildeo da Viga 90

Quadro 522 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo 91

Quadro 523 - Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Transverso 91

Quadro 524 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura Lateral 92

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

XI

Quadro 526 - Fatores de Interaccedilatildeo kij 92

Quadro 525 - Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes 92

Quadro 527 - Flexatildeo Composta Com Compressatildeo 93

Quadro 528 - Valores dos Esforccedilos em cada Troccedilo da Viga 95

Quadro 529 - Raacutecios das Secccedilotildees mais Esforccediladas e da Encurvadura da Viga 95

Quadro 530 - Raacutecios na Viga 95

Quadro 531 - Raacutecios na Viga 95

Quadro 532 - Deslocamento Maacuteximo da Viga 96

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 1

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

O preacute-dimensionamento do Edifiacutecio da Sala Eleacutetrica e do Posto de Transformaccedilatildeo foi

realizado para todos os elementos estruturais dentro dos criteacuterios de seguranccedila e de

economia definidos pelos Eurocoacutedigos e por outras Normas

Elementos de Betatildeo Armado 11

111 Lajes

A espessura das lajes varia em funccedilatildeo das condiccedilotildees de ligaccedilatildeo ao exterior dos vatildeos da

relaccedilatildeo entre vatildeos dos valores das accedilotildees etc

As lajes da cobertura da Sala Eleacutetrica satildeo do tipo vigadas maciccedilas sendo as lajes de

fundaccedilatildeo teacuterreas assentes num meio elaacutestico

Lajes da Cobertura

O preacute-dimensionamento das lajes da cobertura foi realizado a partir das Eq11 e 12

Em que

d ndash altura uacutetil da laje

Lmenor vatildeo ndash menor dos vatildeos

ϕ ndash diacircmetro do varatildeo da armadura de flexatildeo

c ndash recobrimento das armaduras

Todas as lajes da cobertura foram consideradas armadas numa soacute direccedilatildeo atendendo agrave

Claacuteusula sect531 (5) do EC2 20maior

menor

L

L

As espessuras consideradas para as lajes da cobertura estatildeo indicadas no Quadro 11

yk

50026

menor vatildeoLd

f

(Eq 11)

2h d rec

(Eq 12)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

2

Quadro 11 - Preacute ndash Dimensionamento das Lajes da Cobertura

Betatildeo C2530

fck = 25 Mpa

Accedilo A500 NR

fyk = 500 Mpa Rec= 3 cm

Lajes Lmenor vatildeo

[m]

yk

50026

menor vatildeoLd

f

hadotado

[m]

L11 241 009 016

L12 335 013 016

L13 335 013 016

L14 385 015 016

Na Figura 11 estatildeo identificadas as lajes da cobertura

Laje Teacuterrea

A laje teacuterrea assenta num meio elaacutestico tendo-se considerado no preacute-dimensionamento uma

espessura de 015 m

112 Vigas

O preacute-dimensionamento das vigas foi feito a partir das Eq13 e 14

As dimensotildees consideradas tiveram tambeacutem em conta as dimensotildees dos pilares de 035 m

x 035 m e dos muros da cave de 025 m x 185 m

Figura 11 - Identificaccedilatildeo das Lajes da Cobertura

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 3

10 12

Lh

a (Eq 13)

3 2

h hb (Eq 14)

Em que L representa o vatildeo e h altura

A geometria de todas as vigas para a estrutura do Edifiacutecio estaacute indicada no Quadro 12

Quadro 12 - Preacute-Dimensionamento das Vigas

Betatildeo C2530

fck = 25 Mpa

Accedilo A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 3 cm

Vigas Lvatildeo

[m] 10

Lh

hadotado

[m] Secccedilotildees

[m x m]

V11 385 039 070 030 x 070

V12

335 039 070 030 x 070

335 034 070 030 x 070

385 039 070 030 x 070

V13

335 039 070 030 x 070

335 034 070 030 x 070

385 039 070 030 x 070

V14 398 040 070 030 x 070

398 040 070 030 x 070

V15 796 080 070 030 x 070

V16 796 080 070 030 x 070

241 024 070 030 x 070

V17

398 040 070 030 x 070

398 040 070 030 x 070

241 024 070 030 x 070

VF1 385 039 060 025 x 060

VF2 241 024 060 025 x 060

VF3 241 024 060 035 x 060

Na Figura 12 representa-se a identificaccedilatildeo de todas as vigas da cobertura

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

4

113 Pilares

O preacute-dimensionamento dos pilares foi realizado a partir da Eq15 com base nos esforccedilos

NEd determinados em funccedilatildeo das aacutereas de influecircncia de cada um tendo-se considerado para ν

o valor de 065

Em que

Ac ndash aacuterea da secccedilatildeo transversal dos pilares

NEd ndash valor de caacutelculo do esforccedilo axial

ν ndash esforccedilo axial reduzido para a combinaccedilatildeo fundamental dos estados limites uacuteltimos

fcd ndash valor de caacutelculo da tensatildeo de rotura do betatildeo agrave compressatildeo

No Quadro 13 estatildeo indicados a geometria dos pilares

Edc

cd

NA

f

(Eq 15)

Figura 12 ndash Identificaccedilatildeo das Vigas da Cobertura

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 5

Quadro 13 - Dimensotildees dos Pilares

Betatildeo C2530

fck= 25 Mpa

Accedilo A500

fyk= 500 Mpa Rec= 3 cm

Pilares H

[m]

Secccedilotildees

Transversais

[m x m]

P11 465 035 x 035

P12 465 035 x 035

P13 465 035 x 035

P14 465 035 x 035

P15 465 035 x 035

P16 465 035 x 035

P17 465 035 x 035

P18 465 035 x 035

P19 465 035 x 035

P110 465 035 x 035

P111 465 035 x 035

P112 465 035 x 035

Na Figura 13 estatildeo identificados em planta todos os pilares

Figura 13 - Identificaccedilatildeo dos Pilares

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

6

114 Muros da Cave

A espessura dos muros da cave foi definida com base nos esforccedilos provenientes do peso

proacuteprio e dos impulsos do terreno tendo-se considerado uma espessura de 025 m para todos

os muros

Quadro 14 - Dimensotildees dos Muros da Cave

Betatildeo C2530

fck = 25 Mpa

Accedilo A500

fyk = 500 Mpa Rec= 3 cm

Muros

da Cave

Lvatildeo

[m]

Secccedilotildees

Transversais

[m x m] p11 335 025 x 185

p12 335 025 x 185

p13 385 025 x 185

p14 398 025 x 185

p15 398 025 x 185

p16 398 025 x 185

p17 398 025 x 185

p18 335 025 x 185

p19 335 025 x 185

p110 385 025 x 185

115 Platibandas

As platibandas foram dimensionadas em funccedilatildeo dos pormenores dos desenhos do projeto

de arquitetura tendo-se considerado secccedilotildees com as dimensotildees de 012 m x 11 m

116 Sapatas

O preacute-dimensionamento das sapatas foi efetuado de modo a garantir que os esforccedilos da

superestrutura fossem inferiores agraves tensotildees admissiacuteveis do terreno de fundaccedilatildeo

De referir que na estrutura deste Edifiacutecio os momentos fletores nas bases dos pilares satildeo

absorvidos diretamente pelas vigas de fundaccedilatildeo razatildeo pela qual as sapatas foram calculadas

soacute para os esforccedilos axiais

As dimensotildees em planta das sapatas Amin foram calculadas pela expressatildeo

Considerou-se para a tensatildeo admissiacutevel no terreno de fundaccedilatildeo 025 MPa

No Quadro 15 indicam-se as dimensotildees das sapatas

(Eq 16) pilar

minadm

NA

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 7

Quadro 15 - Geometria das Sapatas

Betatildeo C2530

fck=25 Mpa

Accedilo A500

fyk=500 Mpa Rec=4 cm

Sapatas H

[m]

Secccedilotildees

Transversais

[m x m]

S11 030 125 x 125

S12 030 125 x 125

S13 03 125 x 125

S14 030 125 x 125

S15 030 125 x 125

S16 030 125 x 125

S17 030 125 x 125

S18 030 125 x 125

S19 030 125 x 125

S110 030 125 x 125

S111 030 125 x 125

S112 030 125 x 125

Na Figura 14 estaacute representada a planta de fundaccedilotildees do Edifiacutecio

Figura 14 - Planta de Fundaccedilotildees

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

8

Elementos Metaacutelicos 12

121 Estrutura de Suporte da Sala Eleacutetrica

O preacute-dimensionamento das estruturas metaacutelicas que servem de suporte aos equipamentos

da Sala Eleacutetrica foi feito com base num poacutertico tipo que se repete de um modo idecircntico ao

longo da estrutura

O esqueleto estrutural inclui as vigas principais IPE100 orientadas segundo as duas

direccedilotildees ortogonais e as vigas secundaacuterias T50x6 colocadas entre as vigas principais

Este esqueleto estaacute apoiado em pilares IPE100 ligados agrave laje teacuterrea

As Figuras 15 16 e 17 mostram duas plantas e um corte tipo das estruturas metaacutelicas

Figura 15 - Planta do Piso Metaacutelico

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 9

Figura 16 - Localizaccedilatildeo dos Pilares Metaacutelicos

Figura 17- Corte Transversal Tipo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

10

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

11

2 MODELACcedilAtildeO ESTRUTURAL

A anaacutelise da estrutura foi efetuada com base num conjunto de modelos de caacutelculo

realizados a partir de um programa de elementos finitos ˝SAP2000˝ versatildeo 17

Os modelos estudados foram definidos a partir da geometria da estrutura que foi preacute-

dimensionada no capiacutetulo anterior

Modelo de Caacutelculo 21

211 Estrutura de Betatildeo Armado

Os modelos foram definidos a partir da geometria da estrutura tendo-se considerado

elementos do tipo ˝barra˝ para simular as vigas e os pilares e elementos do tipo ˝shell-thick˝

para simular as lajes os muros e as platibandas

A laje teacuterrea foi considerada apoiada em apoios elaacutesticos (ver Figura 23)

O caacutelculo da rigidez das molas foi feito com base na aacuterea de influecircncia de cada noacute da

malha tipo da laje teacuterrea para um coeficiente de reaccedilatildeo do solo Ks calculado do seguinte

modo

Em que

Es = 3000 kNm2 (argila muito dura)

B = 1 m

ν = 04 (argila muito dura)

Nas Figuras seguintes representa-se os modelos final da estrutura da Sala Eleacutetrica e do

Posto de Transformaccedilatildeo considerados no ˝SAP2000 ˝

21

ss

EK

B

(Eq 21)

Ks= 35700 kNm3

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

12

212 Estruturas Metaacutelicas

A Figura 24 mostra as estruturas metaacutelicas do piso teacutecnico (cave) cujo pavimento serve de

suporte aos equipamentos eleacutetricos da Sala Eleacutetrica

Figura 22 - Modelo Unifilar - Vistas em 3D

Figura 23 - Laje Teacuterrea

Figura 21 - Modelo Unifilar - Vistas em 3D

2 MODELACcedilAtildeO ESTRUTURAL

Maria Isabel Balboa Antunes 13

Validaccedilatildeo dos Modelos no ˝SAP2000˝ 22

Sempre que possiacutevel procedeu-se agrave verificaccedilatildeo e validaccedilatildeo dos diferentes ficheiros de

dados e de resultados obtidos nas anaacutelises realizadas

A validaccedilatildeo dos diferentes modelos foi feita atraveacutes das seguintes verificaccedilotildees

Comparaccedilatildeo do peso proacuteprio total das estruturas lajes vigas e pilares calculadas a

numa folha em ˝Excel˝ com os resultados obtidos pelo somatoacuterio das cargas verticais

do programa de elementos finitos

Anaacutelise criacutetica das deformaccedilotildees determinadas a partir do ˝SAP2000˝

Verificaccedilatildeo da orientaccedilatildeo dos eixos principais dos diferentes elementos com base nos

sistemas de eixos para os noacutes e para as barras do programa de caacutelculo automaacutetico

Nos Quadros 21 e 22 representam-se alguns dos estudos realizados que serviram para a

validaccedilatildeo dos modelos

Quadro 21 - Peso Proacuteprio dos Elementos Estruturais no modelo ˝SAP2000˝

Elementos Estruturais Peso Proacuteprio

[kN]

P - 035 m x 035 m 1727

V - 03 m x 07 m 3234

L16 4488

L12 1495

P1 - 025 m x 185 m 4605

Peso Total 1555

Figura 24 - Modelo Extrudido da Estrutura do Piso Metaacutelico

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

14

Quadro 22 - Reaccedilotildees Verticais nos Apoios ˝SAP2000˝

Em que

P - 035 m x 035 m ndash pilares

V - 030 m x 070 m ndash vigas

L16 ndash lajes de cobertura com espessuras de 016 m

L12 ndash platibandas com espessuras de 012 m

p1 - 025 m x 185 m ndash parede do muro de fundaccedilatildeo

Identificaccedilatildeo dos

Apoios

Reaccedilotildees Verticais

F3

[kN]

2 1316

3 1007

4 1677

22 664

24 443

26 2150

53 1032

54 1583

55 1668

57 1102

58 145

2349 1454

Peso Total 1555

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

15

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Peso Proacuteprio 31

O peso proacuteprio dos elementos de betatildeo armado e metaacutelicos foi considerado de forma

automaacutetica pelo programa de caacutelculo atraveacutes da introduccedilatildeo das caracteriacutesticas geomeacutetricas e

dos materiais constituintes betatildeo armado e accedilo dos perfis laminados conforme se indica na

Figura 31

Figura 31 - Definiccedilatildeo dos Materiais ˝SAP2000˝

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

16

Restantes Cargas Permanentes 32

Nas Figuras 32 e 33 representam-se as restantes cargas permanentes consideradas

a)

b)

Sobrecargas 33

As sobrecargas que atuam nas estruturas estatildeo indicadas nas Figuras 34 e 35

Figura 32 - Restantes Cargas Permanentes ndash a) Laje da Cobertura (15 kNm2)

b) Laje Teacuterrea (2 kNm2)

Figura 33 - Restantes Cargas Permanentes - Piso Metaacutelico (15 kNm2)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 17

a)

b)

Temperatura 34

A quantificaccedilatildeo das variaccedilotildees uniformes de temperatura consta nos Quadros 31 e 32 e nas

Figuras 36 e 37

Quadro 31 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Negativa ndash Inverno

Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Negativa - Inverno

H

[m]

Tmin

[ordmC]

Tmin(H)

[ordmC]

Tout = Tmin

[ordmC]

Tin

[ordmC]

T

[ordmC]

T0

[ordmC]

ΔTu-

[ordmC]

100 0 -05 -05 18 875 15 -625

Figura 34 - Sobrecargas ndash a) Laje da Cobertura (04 kNm2) b) Laje Teacuterrea (2 kNm

2)

Figura 35 - Sobrecargas ndash Piso Metaacutelico (18 kNm2)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

18

Quadro 32 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Positiva ndash Veratildeo

Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Positiva - Veratildeo

H

[m]

Tmax

[ordmC]

Tmax(H)

[ordmC]

Tout = Tmax + Tcor

[ordmC]

Tin

[ordmC]

T

[ordmC]

T0

[ordmC]

ΔTu+

[ordmC]

100 40 39 41 25 33 15 18

a)

b)

a)

b)

Figura 36 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura nas Coberturas e Platibandas ndash a) VUT+

(18ordm C)

b) VUT

- (- 625ordm C)

Figura 37 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura nas Vigas e nos Pilares ndash a) VUT+

(18ordm C)

b) VUT

- (- 625ordm C)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 19

Vento 35

As accedilotildees provenientes do vento conforme se indica na Figura 38 produzem forccedilas nas

quatro direccedilotildees ortogonais

Wx ndash direccedilatildeo do vento em x com sentido positivo

Wxx ndash direccedilatildeo do vento em x com sentido negativo

Wy ndash direccedilatildeo do vento em y com sentido positivo

Wyy ndash direccedilatildeo do vento em y com sentido negativo

De modo a simplificar a accedilatildeo do vento no modelo em estudo considerou-se para o Edifiacutecio

da Sala Eleacutetrica e do Posto de Transformaccedilatildeo uma geometria em planta retangular

351 Pressatildeo dinacircmica de Pico

No Quadro 33 indicam-se os paracircmetros que permitiram quantificar a accedilatildeo do vento de

acordo com o que foi jaacute indicado na Memoacuteria Descritiva

Figura 38 - Accedilatildeo do Vento

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

20

Quadro 33 - Determinaccedilatildeo da Pressatildeo Dinacircmica de Pico

Paracircmetros de caacutelculo da Pressatildeo Dinacircmica de Pico

Altura de referecircncia h le b ze = 41 m

Valor baacutesico da velocidade de referecircncia do vento Zona A νb0 = 27 ms

Coeficiente de direccedilatildeo cdir = 10

Coeficiente de sazatildeo cseason = 10

Velocidade de referecircncia do vento νb= cdirmiddot cseasonmiddot νb0 νb = 27 ms

Categoria do Terreno II Comprimento de rugosidade z0 = 005 m

Altura miacutenima zmin = 2 m

Altura maacutexima zmax = 200 m

zmin le z le zmax z = 41 m 2 le z le 200

Coeficiente de terreno dependente

do comprimento de rugosidade z0

kr = 019

Coeficiente de rugosidade cr(z) = krmiddot ln(zz0) cr(z) = 0837

Coeficiente de orografia c0(z) = 10

Velocidade meacutedia do vento νm(z) =cr(z)middotc0(z)middotνb νm(z) = 27 ms

Coeficiente de turbulecircncia kI = 10

Intensidade de turbulecircncia

Iv(z) = 023

Massa voluacutemica do ar ρ = 125kgm3

Pressatildeo dinacircmica de pico

qp(z) = 183 kNm2

352 Coeficientes de Pressatildeo nos Alccedilados

Os coeficientes de pressatildeo determinados anteriormente para os alccedilados constam nas figuras

seguintes

119896119903 = 019 ∙ (1199110

1199110119868119868)

007

Iv(z) = 119896119868

119888119900(119911) middot ln (1199111199110

)

119902119901(z) = [1 + 7119868119907(119911)] middot1

2middot 120588 middot 1205841198982(119911)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 21

Coeficientes de Pressatildeo Exteriores

a)

b)

a)

b)

Coeficientes de Pressatildeo Interiores

Na Figura 311 estatildeo indicados os coeficientes de pressatildeo interiores (pressotildees e succcedilotildees)

a)

b)

Figura 39 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores nos Alccedilados ndash a) Wx b) Wxx

Figura 310 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores nos Alccedilados - a) Wy b) Wyy

Figura 311 - Coeficientes de Pressatildeo Interior - a) 1ordm Caso - Pressatildeo b) 2ordm Caso - Succcedilatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

22

Coeficientes de Pressatildeo Resultantes

Para cada direccedilatildeo e sentido da accedilatildeo do vento foram considerados duas hipoacuteteses para os

coeficientes de pressatildeo interiores (pressotildees e succcedilotildees) que em conjunto com os coeficientes

de pressatildeo exteriores originam oito hipoacuteteses diferentes para as accedilotildees do vento

Nas figuras seguintes indicam-se os coeficientes de pressatildeo resultantes

a)

b)

a)

b)

353 Accedilatildeo do Vento nos Pilares

A partir da pressatildeo dinacircmica de pico e dos coeficientes de pressatildeo nos alccedilados

determinaram-se as forccedilas do vento nos pilares com base nas larguras de influecircncia dos

Figura 312 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes ndashAlccedilados Wx Wxx - a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

Figura 313 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes ndashAlccedilados Wy Wyy - a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 23

mesmos obtendo-se assim os valores das forccedilas distribuiacutedas que se encontram resumidos nos

Quadros 34 a 37

Sendo

Fw ndash forccedila da accedilatildeo do vento

cpResultante ndash coeficiente de pressatildeo resultante

Linfluecircncia ndash largura de influecircncia dos pilares

FwdistPilar ndash forccedila distribuiacuteda no pilar

B ndash alccedilado de barlavento

S ndash alccedilado de sotavento

LE ndash alccedilado lado esquerdo

LD ndash alccedilado lado direito

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

24

Quadro 34 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo x

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wx

Wx1 (1ordf Hipoacutetese) Wx2 (2 ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm] Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -05 -04 P1 12 05 -05 -19 -19 E 00 00 P1 12 10 00 -12 -12

A -14 -12 P2 32 14 -14 -28 -28 A -09 -07 P2 32 26 00 -14 -14

B -10 -08 P3 398 17 -18 -30 -30 B -05 -04 P3 398 33 00 -15 -15

C -07 -06 P4 20 09 -09 -11 -11 C -02 -02 P4 20 165 00 -03 -03

Quadro 35 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo xx

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wxx

Wxx1 (1 ordf Hipoacutetese) Wxx2 (2 ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm] Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -05 -04 P1 12 05 -05 -22 -22 E 00 00 P1 12 10 00 -14 -14

A -14 -12 P2 32 14 -14 -30 -30 A -09 -07 P2 32 26 00 -15 -15

B -10 -08 P3 398 17 -18 -28 -28 B -05 -04 P3 398 33 00 -14 -14

C -07 -06 P4 20 09 -09 -10 -10 C -02 -02 P4 20 16 00 -028 -03

Quadro 36 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo y

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wy

Wy1 (1ordf Hipoacutetese) Wy2 (2ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm] Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -06 -05 P1 17 07 -08 -23 -23 E 00 00 P1 17 14 00 -15 -15

A -14 -12 P2 335 15 -15 -33 -33 A -09 -07 P2 335 28 00 -16 -16

B -10 -08 P3 36 16 -164 -26 -26 B -05 -04 P3 36 30 00 -13 -13

C -07 -06 P4 19 08 -09 -07 -07 C -02 -02 P4 19 16 00 -02 -02

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 25

Quadro 37 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo yy

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wyy

Wyy1 (1ordf Hipoacutetese) Wyy2 (2ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -06 -05 P1 17 07 -08 -14 -14 E 00 00 P1 17 14 00 -09 -09

A -14 -12 P2 335 15 -15 -26 -26 A -09 -07 P2 335 28 00 -13 -13

B -10 -08 P3 36 16 -16 -33 -33 B -05 -04 P3 36 30 00 -16 -16

C -07 -06 P4 19 08 -09 -12 -12 C -02 -02 P4 19 16 00 -03 -03

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

26

354 Accedilatildeo do Vento nas Platibandas

Para a determinaccedilatildeo das forccedilas resultantes exercidas sobre as platibandas foram

considerados por simplificaccedilatildeo os mesmos valores dos coeficientes de pressatildeo exteriores dos

alccedilados

Em relaccedilatildeo aos valores dos coeficientes de pressatildeo interiores apenas foram considerados os

valores positivos (cpi = +02) por questotildees de seguranccedila

355 Coeficientes de Pressatildeo na Cobertura

Nas Figuras 314 a 317 estatildeo indicados os coeficientes de pressatildeo para as direccedilotildees do

vento na cobertura

Coeficientes de Pressatildeo Exteriores

Figura 314 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores Wx - Cobertura

Figura 315 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores Wxx - Cobertura

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 27

Coeficientes de Pressatildeo Interiores

Os coeficientes de pressatildeo interiores foram jaacute indicados em 352

Coeficientes de Pressatildeo Resultantes

Na zona da cobertura foram tambeacutem considerados oito hipoacuteteses para a accedilatildeo do vento em

funccedilatildeo das diferentes direccedilotildees sentidos e coeficientes de pressatildeo exteriores e interiores

Os coeficientes de pressatildeo resultantes estatildeo indicados nas Figuras 318 e 319 e nos

Quadros 38 e 39

Figura 317 - Coeficientes de Pressatildeo Exterior Wyy - Cobertura

Figura 316 - Coeficientes de Pressatildeo Exterior Wy - Cobertura

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

28

a)

b)

a)

b)

Quadro 38 - Accedilatildeo do Vento na Cobertura nas Direccedilotildees x e xx

Wx Wxx

1ordf Hipoacutetese 2ordf Hipoacutetese

Zonas hhp qp(z) cscd cpResultante Fw

[kNm2]

cpResultante Fw

[kNm2]

F

0367 08268 1

-03 -02 -080 -07

G -03 -02 -075 -06

H -05 -04 -10 -08

I 00 00 -05 -04

Figura 318 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes - Cobertura Wx Wxx ndash a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

Figura 319 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes - Cobertura Wy Wyy ndash a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 29

Quadro 39 - Accedilatildeo do Vento na Cobertura nas Direccedilotildees y e yy

Wy Wyy

1ordf Hipoacutetese 2ordf Hipoacutetese

Zonas hhp qp(z) cscd cpResultante Fw

[kNm2]

cpResultante Fw

[kNm2]

F

0367 08268 1

-03 -02 -080 -07

G -03 -02 -075 -06

H -05 -04 -10 -08

I 00 00 -05 -04

Sismo 36

A accedilatildeo siacutesmica foi realizada a partir dos espectros de resposta segundo o EC8 previstos

para o territoacuterio nacional para o concelho onde o edifiacutecio iraacute ser construiacutedo

O Quadro 310 indica alguns dos paracircmetros necessaacuterios no caacutelculo dos espectros de

resposta

Quadro 310 - Determinaccedilatildeo dos Espectros de Resposta de Caacutelculo

Paracircmetros de Espectros de

Resposta de Caacutelculo

Accedilatildeo Siacutesmica

Tipo 1

Accedilatildeo Siacutesmica

Tipo 2

Tipo de Terreno B B

Zona Siacutesmica 12 23

Classe de Importacircncia II II

γI 1 1

agR (ms2) 2 17

ag (ms2) 2 17

Smaacutex 135 135

TB(s) 01 01

TC(s) 06 025

TD(s) 20 20

12 13

ξ () 5 5

η 1 1

q 15 15

β 02 02

2 2

maxmax

1 ms 4 ms

1= 1

3

g

g

a

SS S a

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

30

Considerando o valor recomendado de β igual a 02 e os paracircmetros definidos

anteriormente foi possiacutevel definir os espectros de resposta horizontais elaacutesticos representados

na Figura 320

Figura 320 - Espetros de Caacutelculo para Accedilotildees Siacutesmicas do Tipo 1 e 2

No programa de elementos finitos que serviu para o estudo da accedilatildeo siacutesmica introduziram-

se em ficheiros ˝txt˝ as funccedilotildees espetrais de caacutelculo para as accedilotildees siacutesmicas do Tipo 1 e 2

conforme se indica na Figura 320

As combinaccedilotildees das accedilotildees siacutesmicas horizontais estatildeo de acordo com a Claacuteusula sect43351

(3) da NP EN 1998-1 tendo-se considerado que as componentes horizontais U1 e U2 atuam

simultaneamente combinadas segundo os seguintes criteacuterios

Em que

+ ndash significa a combinar com

EEdx ndash representa os esforccedilos devidos agrave aplicaccedilatildeo da accedilatildeo siacutesmica segundo x

EEdy ndash representa os esforccedilos devidos agrave aplicaccedilatildeo da mesma accedilatildeo siacutesmica segundo y

000

050

100

150

200

250

300

350

400

450

0 05 1 15 2 25 3 35 4

Sd

[ms

2]

T

[s]

Espetros de Caacutelculo Tipo 1 e 2 (5 de amortecimento)

Accedilatildeo Siacutesmica Tipo 1

Accedilatildeo Siacutesmica Tipo 2

03Ed X Ed YE E (Eq 31)

03 Ed X Ed YE E (Eq 32)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 31

A partir da funccedilatildeo ˝mass source˝ do SAP2000 foram definidas as massas consideradas

na anaacutelise siacutesmica que incluiacuteram as restantes cargas permanentes e as sobrecargas sendo que

as sobrecargas foram multiplicadas pelo coeficiente ψ2

A resposta dinacircmica da estrutura foi obtida a partir de uma anaacutelise modal tendo-se

considerado o nuacutemero de modos de vibraccedilatildeo necessaacuterios de modo a obterem-se fatores de

participaccedilatildeo modais superiores a 90 nas duas direccedilotildees principais x e y

Apresentam-se nas Figuras 321 a 324 os modos com maior participaccedilatildeo de massa

1ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (y-y) 125

f = 165 Hz

T = 0605 s

4ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (y-y) 484

f = 52 Hz

T = 019 s

Figura 321 - 1ordm Modo de Vibraccedilatildeo

5ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (x-x) 47

f = 62 Hz

T = 0605 s

90ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (y-y) 19

f = 384 Hz

T = 003 s

Figura 322 - 4ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 321 - 1ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 324 - 90ordm Modo de Vibraccedilatildeo Figura 323 - 5ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 322 - 4ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 323 - 5ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 324 - 90ordm Modo de Vibraccedilatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

32

Impulso das Terras 37

Os impulsos das terras foram simulados atraveacutes de uma carga triangular aplicada nos

muros da cave que delimitam o Edifiacutecio em todo o periacutemetro (ver Figura 325)

Figura 325 - Impulsos de terreno nos muros da cave

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

33

4 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA DE BETAtildeO ARMADO

Para o dimensionamento dos elementos de betatildeo armado foram retirados os esforccedilos do

modelo de caacutelculo e calculadas as armaduras longitudinais e transversais das lajes vigas

pilares e sapatas segundo os criteacuterios de dimensionamento definidos na Memoacuteria Descritiva

As lajes e as vigas foram dimensionadas a partir de tabelas elaboradas em folhas de caacutelculo

em ˝Excel˝ realizadas para este Projeto tendo-se utilizado tambeacutem o software de caacutelculo

˝Gala Reinforcement˝ para o dimensionamento orgacircnico das platibandas dos pilares e dos

muros da cave

Lajes 41

De um modo geral as lajes que constituem os pavimentos dos edifiacutecios soacute satildeo

dimensionadas para cargas verticais perpendiculares ao seu plano meacutedio sendo a resistecircncia

agraves accedilotildees horizontais garantida pelo esqueleto estrutural dos pilares e das vigas

411 Dimensionamento

O dimensionamento das lajes foi feito a partir dos esforccedilos envolventes de caacutelculo

determinados nas duas direccedilotildees principais para as combinaccedilotildees de accedilotildees mais desfavoraacuteveis

dos estados limites uacuteltimos

Os eixos principais das lajes satildeo os indicados na Figura 41

Figura 41 - Eixos Locais das Lajes

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

34

Os esforccedilos finais dos momentos de caacutelculo foram obtidos a partir dos seguintes criteacuterios

de combinaccedilatildeo

M11 ge 0 M+

Ed11 = M11 + |M12|

M11 lt 0 M-Ed11 = M11 - |M12|

M22 ge 0 M+

Ed22 = M22 + |M12|

M22 lt 0 M-Ed22 = M22 - |M12|

412 Lajes da Cobertura

4121 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Flexatildeo

Nas figuras seguintes satildeo indicados os momentos positivos e negativos para as

combinaccedilotildees envolventes mais desfavoraacuteveis das lajes da cobertura determinados no modelo

desenvolvido no ˝SAP2000˝

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 42 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 35

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Para as armaduras de flexatildeo respeitaram-se os criteacuterios de dimensionamento indicados na

Memoacuteria Descritiva

O Quadro 41 indica todos os paracircmetros e expressotildees necessaacuterias ao dimensionamento das

lajes do Edifiacutecio

Figura 43 - M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 44 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

36

Materiais

Armaduras de Flexatildeo Principais Armaduras de Distribuiccedilatildeo C2530

fck = 25 Mpa

b = 1m

h = 016 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 3 cm

d = 013 m

Lajes Combinaccedilotildees MEd

[kNmm] μ

ω Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras 02 As

[cm2m]

Asadotadodist

[cm2m]

Armaduras

L11 Env_ELU

M11Ed+ 3 0011 0011 053 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -15 0005 0005 027 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 25 0009 0009 044 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -5 0018 0018 089 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

L12 Env_ELU

M11Ed+ 8 0028 0029 144 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -5 0018 0018 089 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

L13 Env_ELU

M11Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -2 0007 0007 036 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -65 0023 0023 116 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

L14 Env_ELU

M11Ed+ 8 0028 0029 144 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -7 0025 0025 125 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

Quadro 41 - Armaduras de Flexatildeo das Lajes da Cobertura

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 37

4122 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Esforccedilo Transverso

O dimensionamento ao esforccedilo transverso das lajes da cobertura foi realizado com base

nos esforccedilos envolventes mais condicionantes tendo em a conta a resistecircncia do betatildeo ao

corte

Esforccedilos de Caacutelculo V23 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

O Quadro 42 resume as verificaccedilotildees realizadas para o esforccedilo transverso

Figura 45 - V23 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Transversos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

38

4123 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo de Fendilhaccedilatildeo

Em lajes com traccedilotildees axiais pouco significativas dispensa-se a verificaccedilatildeo da fendilhaccedilatildeo

4124 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo de Deformaccedilatildeo

As deformaccedilotildees maacuteximas em todas as lajes da cobertura satildeo inferiores agrave deformaccedilatildeo

admissiacutevel (δ lt L250)

413 Laje Teacuterrea

4131 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Flexatildeo

Os esforccedilos de caacutelculo para a determinaccedilatildeo das armaduras de flexatildeo satildeo os indicados nas

Figuras 46 a 48

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck =25 Mpa

b = 1m

h = 016 m

A500

fyk = 500Mpa

Rec= 3 cm

d = 013 m

Lajes Combinaccedilatildeo VEd

[kN] CRdc k ρ1 k1 σcp νmin

VRdc

[kN] Obs

L11 Env_ELU VEd23

+ 14 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -7 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

L12 Env_ELU VEd23

+ 41 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -33 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

L13 Env_ELU VEd23

+ 38 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -30 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

L14 Env_ELU

VEd23+ 25 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -11 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

Quadro 42 - Verificaccedilatildeo de Esforccedilo Transverso das Lajes da Cobertura

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 39

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 46 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 47 - M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

40

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

No Quadro 43 resume-se o dimensionamento da laje teacuterrea

Figura 48 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 41

Materiais

Armaduras de Flexatildeo Principais Armaduras de Distribuiccedilatildeo C2530

fck = 25 Mpa

b = 1 m

h = 015 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 011 m

Lajes Combinaccedilotildees MEd

[kNm] 120641

120654

Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras 02 As

[cm2m]

Asadotadodist

[cm2m]

Armaduras

LT1 Env_ELU

M11Ed+ 5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

M11Ed- -5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

M22Ed+ 5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

M22Ed- -5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

Quadro 43 - Armaduras de Flexatildeo da Laje Teacuterrea

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

42

4132 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Esforccedilo Transverso

As figuras seguintes representam os diagramas das envolventes mais desfavoraacuteveis do

esforccedilo transverso empregues na verificaccedilatildeo de seguranccedila das lajes

Esforccedilos de Caacutelculo V23 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo V13 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

No Quadro 44 eacute feita a verificaccedilatildeo de seguranccedila da laje ao esforccedilo transverso

Figura 410 - V13 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Eforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Eforccedilos Transversos Negativos

Figura 49 - V23 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Eforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Eforccedilos Transversos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 43

Platibandas 42

421 Dimensionamento

O dimensionamento foi realizado tendo-se considerado os momentos fletores M11 M22 e

M12 e os esforccedilos axiais F11 e F22 de caacutelculo tendo as armaduras sido calculadas com recurso

ao ˝GaLa Reinforcement˝ a partir de aacutebacos de flexatildeo composta

A Figura 411 indica os eixos das lajes das platibandas

422 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Verticais e Horizontais

Nas Figuras seguintes estatildeo indicados esforccedilos das combinaccedilotildees envolventes maacuteximas e

miacutenimas de caacutelculo

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 1 m

h = 015 m

A500

fyk= 500Mpa

Rec= 4 cm

d = 011 m

Lajes Combinaccedilatildeo VEd

[kN] CRdc k ρ1 k1 σcp νmin

VRdc

[kN] Obs

LT1 Env_ELU VEd23

+ 23 012 2 0001 015 0 049 544 Verifica

VEd23- -13 012 2 0001 015 0 049 544 Verifica

Quadro 44 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila ao Esforccedilo Transverso da Laje Teacuterrea

Figura 411 - Eixos Locais das Platibandas

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

Alccedilado Tardoz Alccedilado Esquerdo

Alccedilado Direito Alccedilado Frontal

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

44

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 412 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 413 ndash M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 414 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 45

Esforccedilos de Caacutelculo F11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo F22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Armaduras horizontais e verticais

Na Figura 417 indica-se as armaduras resultantes dos caacutelculos efetuados

Figura 415 - F11 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 416 - F22 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 417 - Corte Transversal Tipo das Platibandas

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

46

423 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo da Fendilhaccedilatildeo

A fendilhaccedilatildeo foi tambeacutem analisada tendo-se constatado que as aberturas satildeo inferiores aos

maacuteximos regulamentares

Muros 43

431 Dimensionamento

O dimensionamento das paredes dos muros foi feito aos Estados Limites Uacuteltimos e de

Utilizaccedilatildeo tendo-se considerado os momentos fletores M11 M22 e M12 e os esforccedilos axiais F11

e F22 de caacutelculo

Na Figura 418 indica-se os eixos locais dos muros da cave

432 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Verticais e Horizontais

Nas Figuras 419 a 423 estatildeo indicados os esforccedilos das combinaccedilotildees envolventes maacuteximas

e miacutenimas necessaacuterios no caacutelculo das armaduras dos muros da cave

Figura 418 - Eixos Locais dos Muros da Cave

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

Alccedilado Esquerdo Alccedilado Tardoz

Alccedilado Direito Alccedilado Frontal

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 47

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

a)

b)

Figura 419 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 421 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 420 - M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

48

Esforccedilos de Caacutelculo F11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

Esforccedilos de Caacutelculo F22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Dimensionamento Orgacircnico

As paredes dos muros comportam-se como vigas-paredes e as armaduras satildeo as indicadas

na Figura 424

a) b)

Figura 423 - F22 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 422 - F11 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 424 - Identificaccedilatildeo das armaduras dos muros

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 49

Simbologia

As aacutereas das armaduras horizontais e verticais dos muros foram calculadas

independentemente nas duas direccedilotildees a partir dos esforccedilos de caacutelculo F11 + M11 e F22 + M22

tal como mostram os aacutebacos das Figuras 425 a 428

Muros do Alccedilado Frontal

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

Armaduras Muros do Alccedilado Lateral Direito

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

ndash Armaduras horizontais superiores e inferiores

ndash Armaduras horizontais

ndash Armaduras verticais

Figura 425 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Frontal

Figura 426 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Lateral Direito

B A+C

B A+C

A

B

C

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

50

Muros do Alccedilado Lateral Esquerdo

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

Muros do Alccedilado Tardoz

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

No Quadro 45 indica-se um quadro resumo das armaduras dos muros

Figura 427 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Lateral Esquerdo

Figura 428 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Tardoz

B

B

A+C

A+C

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 51

Quadro 45 - Armaduras dos Muros

Materiais

Armaduras

Armaduras C2530

fck = 25Mpa

b = 012 m

h = 11 m

A500

fyk =500Mpa

Rec = 4cm

d = 181m

Secccedilotildees Faces

Esforccedilos

de

Caacutelculo

Ashmin

[cm2m]

Ashadotada

[cm2m]

Armaduras

Esforccedilos

de

Caacutelculo

Asvmin

[cm2m]

Asv adotada

[cm2m] Armaduras

Alccedilado

Frontal

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

Alccedilado

Lateral

Direito

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

Alccedilado

Esquerdo

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

Alccedilado

Tardoz

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

433 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Transversais

As figuras seguintes representam os diagramas de esforccedilos transversos mais desfavoraacuteveis

de todos os muros na verificaccedilatildeo ao esforccedilo transverso

Esforccedilos de Caacutelculo V23 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 429 - V23 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Transversos Negativos

B A+C

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

52

Esforccedilos de Caacutelculo V13 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

O Quadro seguinte apresenta a verificaccedilatildeo do esforccedilo transverso resistente maacuteximo das

paredes dos muros

Quadro 46 - Verificaccedilatildeo do Esforccedilo Transverso Resistente Maacuteximo

Materiais

Esforccedilo Transverso Resistente Maacuteximo

C2530

fck= 25 Mpa

b = 025m

h= 185 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 181 m

Muros Combinaccedilatildeo VEd

[kN] acw ν

θ [deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

p1 ENV_ELU 70 1 054 45 1833 Verifica

Na Figura 431 indica-se as armaduras adotadas na secccedilatildeo das paredes dos muros

Figura 431 - Armaduras das Paredes

Figura 430 - V13 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Transversos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 53

434 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo da Fendilhaccedilatildeo

O controlo da fendilhaccedilatildeo foi realizado atraveacutes do programa ˝Gala Reinforcement˝ tendo-

se determinado as dimensotildees maacuteximas das fendas com base nos esforccedilos mais

condicionantes

Em que

es ndash extensatildeo meacutedia dos varotildees

ec ndash extensatildeo do betatildeo

Srm ndash espaccedilamento meacutedio entre fendas

Wm ndash espessura meacutedia das aberturas ao eixo dos varotildees

Wk ndash espessura de caacutelculo das aberturas ao eixo dos varotildees

Ws ndash espessura de caacutelculo das aberturas agrave face da secccedilatildeo

Vigas da Cobertura 44

441 Dimensionamento

O dimensionamento orgacircnico foi realizado a partir de folhas de caacutelculo em ˝Excel˝

recorrendo tambeacutem ao software ˝Gala Reinforcement˝ com base nos esforccedilos de caacutelculo

A Figura 433 indica os eixos locais das vigas

Figura 432 - Controlo de Fendilhaccedilatildeo nos Muros (025 m x 185 m)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

54

442 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Flexatildeo

O dimensionamento em relaccedilatildeo ao estado limite uacuteltimo de flexatildeo de todas as vigas estaacute

resumido no Quadro 47

Na Figura 434 representa-se os diagramas dos momentos fletores referentes agraves

envolventes das combinaccedilotildees de accedilotildees mais desfavoraacuteveis

Figura 434 - Envolvente dos Momentos Fletores das Vigas da Cobertura

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

Figura 433 - Eixos Locais das Vigas

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 55

Materiais

Armaduras de Flexatildeo das Vigas da Cobertura C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Combinaccedilatildeo

MEd

[kNm] μ ω

Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras

V11 385

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-4709 00216 00219 166 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1539 00071 00071 054 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -4858 00223 00226 171 268 84 339 3ϕ12

V121 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-7596 00349 00355 269 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1763 00081 00081 062 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5770 00265 00269 204 268 84 339 3ϕ12

V122 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6023 00277 00280 213 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1229 00099 00100 076 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5770 00284 00288 218 268 84 339 3ϕ12

V123 385

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6023 00277 00280 213 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1027 00047 00047 036 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7846 00360 00367 279 268 84 339 3ϕ12

V131 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-5766 00265 00268 204 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1828 00084 00084 064 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7890 00362 00369 280 268 84 339 3ϕ12

V132 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6177 00284 00288 218 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1262 00058 00058 044 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5766 00265 00268 204 268 84 339 3ϕ12

V133 385

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-8000 00367 00374 284 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 2164 00099 00100 076 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -6177 00284 00288 218 268 84 339 3ϕ12

Quadro 47 - Vigas da Cobertura ndash Armaduras de Flexatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

56

Materiais

Armaduras de Flexatildeo das Vigas da Cobertura C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Combinaccedilatildeo

MEd

[kNm] μ ω

Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras

V141 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-9032 00415 00424 322 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1929 00089 00089 068 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7213 00331 00337 256 268 84 339 3ϕ12

V142 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-7213 00331 00337 256 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1930 00089 00089 068 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -9120 00419 00428 325 268 84 339 3ϕ12

V15 796

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6028 00277 00281 213 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 9169 00421 00430 327 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5622 00258 00262 199 268 84 339 3ϕ12

V161 796

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-11961 00549 00565 429 268 84 452 4ϕ12

12Vatildeo 9150 00420 00429 326 268 84 452 4ϕ12

Apoio Direito -5176 00238 00241 183 268 84 452 4ϕ12

V162 241

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-5694 00261 00265 201 268 84 452 4ϕ12

12Vatildeo -3294 00151 00152 116 268 84 452 4ϕ12

Apoio Direito -11961 00549 00565 429 268 84 452 4ϕ12

V171 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-7325 00336 00342 260 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1723 00079 00079 060 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -6465 00297 00301 229 268 84 339 3ϕ12

V172 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6465 00297 00301 229 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 961 00044 00044 034 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5271 00242 00245 186 268 84 339 3ϕ12

V173 241

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-5271 00242 00245 186 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 502 00023 00023 018 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7007 00322 00327 248 268 84 339 3ϕ12

Quadro 47 - Vigas da Cobertura ndash Armaduras de Flexatildeo (cont)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 57

443 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Esforccedilo Transverso

O dimensionamento das armaduras de corte foi realizado com base na envolvente dos

esforccedilos transversos maacuteximos indicada na Figura 435 a partir de um conjunto de folhas de

caacutelculo em ˝Excel˝

Os resultados estatildeo indicados nos Quadros 48 e 49

Materiais

Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Comb

VEd

[kN]

acw ν θ

[deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

V11 385

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-4766 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 1522 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 4526 1 054 45 802 Verifica

V121 335

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6468 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo -2996 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6141 1 054 45 802 Verifica

V122 335

Apoio

Esquerdo ENV_

ELU

-5624 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2199 1 054 45 802 Verifica

Apoio Direito 5553 1 054 45 802 Verifica

V123 385

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6093 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2494 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 7081 1 054 45 802 Verifica

Quadro 48 - Dimensionamento ao Esforccedilo Transverso das Vigas da Cobertura

Figura 435 - Envolvente dos Esforccedilos Transversos das Vigas da Cobertura

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

58

Materiais

Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Comb

VEd

[kN]

acw ν θ

[deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

V131 335

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6129 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 3131 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6738 1 054 45 802 Verifica

V132 335

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-647 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2234 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 5427 1 054 45 802 Verifica

V133 385

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-7593 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 1998 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6288 1 054 45 802 Verifica

V141 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-7895 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2203 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 7624 1 054 45 802 Verifica

V142 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-7592 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2305 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 7927 1 054 45 802 Verifica

V15 796

Apoio

Esquerdo ENV_

ELU

-5985 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo -693 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6202 1 054 45 802 Verifica

V161 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-10117 1 054 46 802 Verifica

12Vatildeo -10996 1 054 47 802 Verifica

Apo Direito 6350 1 054 48 802 Verifica

V162 241

Ap Esquerdo ENV_

ELU

5268 1 054 49 802 Verifica

12Vatildeo -684 1 054 50 802 Verifica

Ap Direito 8788 1 054 51 802 Verifica

V171 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6557 1 054 52 802 Verifica

12Vatildeo -1933 1 054 53 802 Verifica

Ap Direito 6997 1 054 54 802 Verifica

V172 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6399 1 054 55 802 Verifica

12Vatildeo -1365 1 054 56 802 Verifica

Ap Direito 4762 1 054 57 802 Verifica

V173 241

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6328 1 054 58 802 Verifica

12Vatildeo -4398 1 054 59 802 Verifica

Ap Direito 6576 1 054 60 802 Verifica

Quadro 48 - Dimensionamento ao Esforccedilo Transverso das Vigas da Cobertura (cont)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 59

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas Secccedilotildees Combinaccedilatildeo ρwmin

min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m] max

swA

s

[cm2m]

sw

adoptado

A

s

[cm2m]

Nordm

Ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m)]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

slmaacutex

[mm]

stmaacutex

[mm] Estribos

V11

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 185 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 059 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 175 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V121

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 250 3105 250 2 13 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 116 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 238 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V122

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 218 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 085 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 215 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V123

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 236 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 097 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 274 3105 274 2 14 201 495 495 ϕ8025

V131

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 237 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 121 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 261 3105 261 2 13 201 495 495 ϕ8025

V132

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 251 3105 251 2 13 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 087 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 210 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V133

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 294 3105 294 2 15 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 077 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 243 3105 243 2 12 201 495 495 ϕ8025

Quadro 49 - Armaduras de Esforccedilo Transverso nas Vigas da Cobertura

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

60

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck= 25 Mpa

b= 03 m

h= 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas Secccedilotildees Combinaccedilatildeo ρwmin min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m]

max

swA

s

[cm2m

]

sw

adoptado

A

s

[cm2m]

Nordm

ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m

]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

slmaacutex

[mm]

stmaacutex

[mm] Estribos

V141

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 306 3105 306 2 15 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 085 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 295 3105 295 2 15 201 495 495 ϕ8025

V142

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 294 3105 294 2 15 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 089 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 307 3105 307 2 15 201 495 495 ϕ8025

V15

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 232 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 027 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 240 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V161

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 406 3105 406 2 20 251 495 495 ϕ802

12Vatildeo 00008 240 046 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 273 3105 273 2 14 201 495 495 ϕ8025

V162

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 235 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 032 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 420 3105 420 2 21 251 495 495 ϕ8025

V171

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 325 3105 325 2 16 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 099 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 373 3105 373 2 19 201 495 495 ϕ8025

V172

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 354 3105 354 2 18 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 078 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 284 3105 284 2 14 201 495 495 ϕ8025

Quadro 49 - Armaduras de Esforccedilo Transverso nas Vigas da Cobertura (cont)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 61

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4cm

d = 066 m

Vigas Secccedilotildees Combinaccedilatildeo ρwmin

min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m]

max

swA

s

[cm2m]

sw

adoptado

A

s

[cm2m]

nordm ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

slmaacutex

[mm]

stmaacutex

[mm]

Estribos

V173

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 392 3105 392 2 20 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 283 3105 283 2 14 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 441 3105 441 2 22 251 495 495 ϕ8025

Quadro 49 - Armaduras de Esforccedilo Transverso nas Vigas da Cobertura (cont)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

62

444 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo - Fendilhaccedilatildeo

O dimensionamento aos estados limites de fendilhaccedilatildeo foi efetuado aplicando os criteacuterios

do EC2 atraveacutes de uma folha de caacutelculo em ˝Excel˝ e recorrendo tambeacutem ao software ˝Gala

Reinforcement˝

Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo

Materiais

Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo C2530

fck = 25 Mpa

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

Viga Combinaccedilatildeo fcteff

[MPa] kc k

Act

[cm2m]

Asmins

[cm2m]

V030mx070m ENV_ELU 26 04 1 1050 218

Conclusatildeo Todas as armaduras longitudinais das vigas da cobertura tecircm armaduras

superiores agrave armadura miacutenima de fendilhaccedilatildeo

Espaccedilamentos Maacuteximos dos Varotildees

O limite maacuteximo de abertura de fendas wmax natildeo pode ser superior a 03 mm uma vez que

todas as vigas satildeo da classe de exposiccedilatildeo XC2

A verificaccedilatildeo das aberturas das fendas foi realizada nas secccedilotildees dos apoios das vigas

Na Figura 436 estaacute indicada a verificaccedilatildeo para a secccedilatildeo mais desfavoraacutevel de uma das

vigas tendo-se verificado que a abertura maacutexima eacute de 0279 mm inferior ao valor maacuteximo

admissiacutevel

445 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Deformaccedilatildeo

Uma vez que as vigas foram dimensionadas de modo a satisfazerem os limites vatildeoaltura

de acordo com o EC2 considera-se que as flechas natildeo excedem os limites estabelecidos

Quadro 410 - Vigas de Coberturas - Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo

Figura 436 - Estado Limite de Fendilhaccedilatildeo na Secccedilatildeo do Apoio de uma das Vigas

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 63

Nota Em relaccedilatildeo agraves vigas de fundaccedilatildeo do Edifiacutecio o dimensionamento encontra-se no Anexo I

Pilares 45

451 Dimensionamento

Os pilares foram dimensionados a partir da anaacutelise direta dos ficheiros de resultados dos

esforccedilos NEdx + MEy + MEdz para as combinaccedilotildees mais desfavoraacuteveis determinados no

˝SAP2000˝ em relaccedilatildeo aos estados limites uacuteltimos

O dimensionamento orgacircnico foi feito com recurso agraves expressotildees das secccedilotildees sujeitas agrave

flexatildeo desviada com compressatildeo e ou traccedilatildeo a partir do software ˝Gala Reinforcement˝

considerando para os materiais o betatildeo da classe C2530 e o accedilo das armaduras ordinaacuterias

A500NR

De modo a facilitar o dimensionamento dos pilares criaram-se diferentes grupos com base

nos esforccedilos da mesma ordem de grandeza

a)

b)

Pilares Grupos

Secccedilotildees

[m x m] h

[m] a b

P11

A

035 035 185

P12 035 035 185

P13 035 035 185

P14 035 035 185

P15

B

035 035 185

P16 035 035 185

P17 035 035 185

P18 035 035 185

P19 C

035 035 185

P110 035 035 185

P111 D

035 035 185

P112 035 035 185

Figura 437 - Identificaccedilatildeo dos Grupos de Pilares ndash a) Vista em 3D b) Vista em Planta

Quadro 411 - Grupos e Geometria dos Pilares

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

64

452 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Longitudinais

O dimensionamento foi realizado de modo a verificar se os esforccedilos de caacutelculo para as

combinaccedilotildees de accedilotildees dos estados limites uacuteltimos mais condicionantes eram inferiores agrave

capacidade resistente das secccedilotildees previamente arbitradas (geometria e armaduras)

Os quadros e graacuteficos seguintes resumem o estudo das secccedilotildees dos diferentes grupos de

pilares a partir dos esforccedilos determinados no ˝SAP2000˝ tendo-se recorrido ao ˝Gala

Reinforcement˝ e tambeacutem a folhas elaboradas em ˝Excel˝ para as diferentes verificaccedilotildees

Pilares do Grupo A

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

Quadro 413 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo A

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 1587 kN (Compressatildeo)

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 2315 kN (Compressatildeo)

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wxx2) -15870 4007 1825

ELUT+

(Wy2) -23154 1643 712

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armadura

adotada

035 m x 035 m 245 905 49 8ϕ12

Figura 438 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N= - 1587 kN b) N= - 2315 kN

Quadro 412 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo A

Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 65

Pilares do Grupo B

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

Quadro 415 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo B

Pilares do Grupo C

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 804 kN (Compressatildeo)

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wxx1) -8040 -2080 3922

ELUT+(Wyy1) -10220 -3626 -3583

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armadura

adotada

035 m x 035 m 245 905 49 8ϕ12

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wyy1) -14467 -1189 1836

ELUE1y -10730 7014 1452

Quadro 414 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo B

Figura 439 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 804 kN b) N = - 1022 kN

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100M

z

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 1022 kN (Compressatildeo)

Quadro 416 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo C

Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

66

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

Quadro 417 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo C

Pilares do Grupo D

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armadura

adotada

035 m x 035 m 245 1257 49 4ϕ16+4ϕ12

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wyy1) -11142 -1273 -2928

ELUE1y -9015 1804 937

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 1073 kN (Compressatildeo)

Quadro 418 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo D

Figura 441 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 11142 kN b) N = - 9015 kN

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 mx 035m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 11142 kN (Compressatildeo)

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 mx 035m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 9015 kN (Compressatildeo)

-80

-40

0

40

80

-80 -40 0 40 80

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 14467 kN (Compressatildeo)

Figura 440 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 14467 kN b) N = - 1073 kN

Capacidade

Resistente Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 67

Quadro 419 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo D

Nota As armaduras consideradas para todos os pilares verificam a seguranccedila aos estados

limites uacuteltimos de flexatildeo composta

453 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Transversais (Cintas)

A partir dos esforccedilos transversos maacuteximos das combinaccedilotildees dos estados limites uacuteltimos

foram realizados os caacutelculos para o dimensionamento das armaduras transversais de acordo

com os elementos indicados nos Quadros 420 e 421

Quadro 420 - Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo

Materiais Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo

C2530

fck = 25 Mpa

b = 035 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

Pilares Secccedilotildees

VEdy

[kN]

VEdz

[kN]

acw ν θ [deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

PA 035m x 035m 2348 4087 1 054 45 439 Verifica

PB 035m x 035m 3741 3851 1 054 45 439 Verifica

PC 035m x 035m 1739 1301 1 054 45 439 Verifica

PD 035m x 035m 4596 3133 1 054 45 439 Verifica

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armaduras

adotadas

035 m x 035 m 245 1257 49 4ϕ16+4ϕ12

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

68

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4cm

Grupos

de Pilares Secccedilotildees

ρwmin

min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m]

max

swA

s

[cm2m]

[cm2m]

Nordm

Ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

sclmaacutex

[mm] Estribos

PA 035m x 035m 00008 280 337 3623 337 2 17 335 160 ϕ8015

PB 035m x 035m 00008 280 319 3623 319 2 16 335 160 ϕ8015

PC 035m x 035m 00008 280 154 3623 154 2 14 335 160 ϕ8015

PD 035m x 035m 00008 280 421 3623 421 2 21 335 160 ϕ8015

A Figura 442 representa a pormenorizaccedilatildeo das armaduras nos pilares

Quadro 421 - Cintas nos Pilares

Figura 442 - Armaduras nos Pilares

8ϕ12

Cintas ϕ8015

sw

adoptado

A

s

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 69

454 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo - Fendilhaccedilatildeo

Os estados limites de fendilhaccedilatildeo dos pilares foram analisados pelo ˝Gala Reinforcement˝

e tambeacutem em folhas de caacutelculo em ˝Excel˝

Armaduras Miacutenimas de Fendilhaccedilatildeo

Materiais

Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo C2530 fck= 25Mpa

A500 fyk= 500Mpa

Grupos

de

Pilares

fcteff

[MPa] kc k

Act

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

PA 26 04 1 613 127

PB 26 04 1 613 127

PC 26 04 1 613 127

PD 26 04 1 613 127

Nota Todas as armaduras longitudinais dos pilares tecircm uma armadura superior agrave armadura

miacutenima de fendilhaccedilatildeo verificando assim o estado limite de fendilhaccedilatildeo

Espaccedilamento Maacuteximos dos Varotildees

O limite maacuteximo de abertura de fendas wmax considerado foi de 03 mm uma vez que os

pilares da estrutura pertencem agrave classe de exposiccedilatildeo XC2

A verificaccedilatildeo das aberturas das fendas foi realizada nas secccedilotildees dos pilares conforme

indicado na Figura 442

Quadro 422 - Armaduras Miacutenimas de Fendilhaccedilatildeo dos Pilares

Figura 443 - Estado Limite de Fendilhaccedilatildeo nas Secccedilotildees dos Pilares

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

70

Sapatas 46

461 Dimensionamento

As sapatas foram calculadas segundo os criteacuterios gerais definidos na Memoacuteria Descritiva

De acordo com o que foi referido no preacute-dimensionamento os momentos fletores dos

pilares satildeo absorvidos diretamente pelas vigas de fundaccedilatildeo

As sapatas foram dimensionadas para as combinaccedilotildees raras e apenas para os esforccedilos

axiais provenientes da superestrutura a que se juntaram tambeacutem os pesos proacuteprios e da terra

sobre as sapatas

O caacutelculo das armaduras foi feito pelo Meacutetodo de Labelle a partir das seguintes expressotildees

462 Estados Limites Uacuteltimos ndash Resistecircncia agrave Rotura por Corte

Os Quadros 423 424 e 425 resumem todas verificaccedilotildees realizadas no caacutelculo das

sapatas

( )

8 ( )

tsd x osx bsd

syd syd

F A aA N

f B d f B

(Eq 41)

( )

8 ( )

tsd y osy bsd

syd syd

F B aA N

f B d f A

(Eq 42)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 71

Quadro 423 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila do Solo ndash Combinaccedilotildees Siacutesmicas

Sapatas

Betatildeo C2530

fcd = 167 Mpa

Accedilo A500

fyd = 435 Mpa Peso

de

Terra

[kN]

Peso

da

Sapata

[kN]

Combinaccedilatildeo Siacutesmica

Verificaccedilatildeo

Geometria Combinaccedilatildeo

Siacutesmica

A

[m]

B

[m]

H

[m]

H1

[m]

ao

[m]

bo

[m] Combinaccedilotildees

F3

[kN]

Nb

[kN] σsolo

[kNm2]

2σadm

[kNm2] σsolo le 2σadm Raacutecio

S11 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 10156 11847 7582 500 Verifica 015

S12 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 18417 20107 12868 500 Verifica 026

S13 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 19366 21056 13476 500 Verifica 027

S14 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 11036 12726 8145 500 Verifica 016

S15 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 16485 18175 11632 500 Verifica 023

S16 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 16372 18062 11560 500 Verifica 023

S17 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 10002 11692 7483 500 Verifica 015

S18 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 19535 21225 13584 500 Verifica 027

S19 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 25289 26980 17267 500 Verifica 035

S110 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 14129 15819 10124 500 Verifica 020

S21 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 4341 6032 3860 500 Verifica 008

S22 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 7219 8909 5702 500 Verifica 011

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

72

Quadro 424 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila do Solo ndash Combinaccedilotildees Raras

Sapatas

Betatildeo C2530

fcd = 167 MPa

Accedilo A500

fyd = 435 MPa Peso

de

Terra

[kN]

Peso

das

Sapata

s

[kN]

Combinaccedilatildeo Rara Verificaccedilatildeo

Geometria Combinaccedilatildeo Rara

A

[m]

B

[m]

H

[m]

H1

[m]

ao

[m]

bo

[m] Combinaccedilotildees

F3

[kN]

Nb

[kN]

σsolo

[kNm2]

σadm

[kNm2]

σsolole σadm Raacutecio

S11 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wxx1) 12505 14196 9085 250 Verifica 036

S12 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wyy1) 18620 20310 12999 250 Verifica 052

S13 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wyy1) 19575 21265 13610 250 Verifica 054

S14 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wyy1) 13704 15394 9852 250 Verifica 039

S15 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wxx1) 16775 18465 11817 250 Verifica 047

S16 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wyy1) 16850 18540 11865 250 Verifica 047

S17 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wy1) 12393 14083 9013 250 Verifica 036

S18 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wx1) 19613 21303 13634 250 Verifica 055

S19 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wyy1) 27681 29371 18797 250 Verifica 075

S110 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_Wx1(T-) 14548 16238 10393 250 Verifica 042

S111 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T+(Wy1) 6943 8634 5525 250 Verifica 022

S112 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T+(Wy1) 11365 13055 8355 250 Verifica 033

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 73

Sapatas

Peso

das

Sapatas

[kN]

Peso

de

Terra

[kN]

Esforccedilos da Estrutura Armaduras Direccedilatildeo X Armaduras Direccedilatildeo Y

Combinaccedilatildeo

Siacutesmica

Combinaccedilatildeo

Fundamental

Comb

Siacutesmica

Comb

Fund ArmX

Comb

Siacutesmica

Comb

Fund ArmY

Comb

(ELU)

F3

[kN]

Nbsd

[kN]

Comb

(ELU)

F3

[kN]

Nbsd

[kN]

Asxcalculo

[cm2m]

Asxcalculo

[cm2m]

Asy calculo

[cm2m]

Asy calculo

[cm2m]

S11 1172 518 E1x 10156 11847 T-(Wxx1) 17666 19357 091 148 ϕ12015 091 148 ϕ12015

S12 1172 518 E1x 18417 19588 SC1+SC2

(T+)

25289 26980 150 207 ϕ12015 150 207 ϕ12015

S13 1172 518 E1x 19366 20538 SC1+SC2

(T+)

25289 26980 157 207 ϕ12015 157 207 ϕ12015

S14 1172 518 E1x 11036 12208 T-(Wyy1) 19305 20996 094 161 ϕ12015 094 161 ϕ12015

S15 1172 518 E1x 16485 17657 SC1+SC2

(T+)

22669 24359 135 187 ϕ12015 135 187 ϕ12015

S16 1172 518 E1x 16372 17544 SC1+SC2

(T+)

22832 24523 134 188 ϕ12015 134 188 ϕ12015

S17 1172 518 E1x 10002 11174 T-(Wy1) 17664 19354 086 148 ϕ12015 086 148 ϕ12015

S18 1172 518 E1x 19535 20707 SC1+SC2

(T+)

26381 28071 159 215 ϕ12015 159 215 ϕ12015

S19 1172 518 E1x 25289 26461 T-(Wyy1) 37752 39442 203 302 ϕ12015 203 302 ϕ12015

S110 1172 518 E1x 14129 15301 SC2

(Wx1T-)

19716 21406 117 164 ϕ12015 117 164 ϕ12015

S111 1172 518 E1x 4341 5513 T+(Wy1) 10247 11937 042 091 ϕ12015 042 091 ϕ12015

S112 1172 518 E1x 7219 8390 T+(Wy1) 16327 18017 064 138 ϕ12015 064 138 ϕ12015

Quadro 425 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila das Sapatas

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

75

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

O dimensionamento da estrutura do piso metaacutelico consistiu na verificaccedilatildeo de seguranccedila

dos pilares e das vigas que formam esta estrutura a partir dos esforccedilos de caacutelculo

determinados no ˝SAP2000˝

Foram realizadas todas as verificaccedilotildees de seguranccedila para as secccedilotildees transversais e para os

elementos conforme o EC3

Recorreu-se tambeacutem ao programa ˝SemiComp˝ e a folhas de caacutelculo em ˝Excel˝ de modo

a comparar os resultados obtidos nas diversas verificaccedilotildees

O piso metaacutelico eacute constituiacutedo por um esqueleto formado por pilares e vigas principais com

perfis IPE100 e vigas secundaacuterias cujos perfis satildeo T50x6

Todo este conjunto estaacute ligado por um pavimento em accedilo em chapa xadrez 57 mm

Dimensionamento 51

511 Caracteriacutesticas Geomeacutetricas e Propriedades das Secccedilotildees Transversais

A verificaccedilatildeo da resistecircncia das secccedilotildees foi realizada a partir das caracteriacutesticas

geomeacutetricas dos perfis com base nas informaccedilotildees recolhidas na tabela de perfis laminados da

˝Arbed˝

Nos Quadros 51 e 52 indicam-se as carateriacutesticas geomeacutetricas dos perfis metaacutelicos

utilizados

Figura 51 - Vista em 3D do Piso Metaacutelico

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

76

Quadro 51 - Propriedades e Caracteriacutesticas Geomeacutetricas - Perfil IPE 100

fy

[MPa]

E

[MPa]

G

[kgm]

L

[m]

h

[mm]

b

[mm]

tw

[mm]

tf

[mm]

A

[mm2]

r

[mm]

235 210 81 168 100 55 41 57 1032 7

Eixo de Maior ineacutercia y-y Eixo de Menor Ineacutercia z-z Iy

[cm4]

Wely

[cm3]

Wply

[cm3]

iy

[cm]

Avz

[cm2]

Iz

[cm4]

Welz

[cm3]

Wplz

[cm3]

iz

[cm]

Avy

[cm2]

It

[cm4]

Iw

[cm6]

171 342 3941 407 508 1592 579 915 124 508 12 350

Quadro 52 - Propriedades e Carateriacutesticas Geomeacutetricas - Perfil T50x6

fy

[MPa]

E

[MPa]

G

[kgm]

L

[m]

h

[mm]

b

[mm]

s = t

[mm]

r

[mm]

A

[mm2]

235 210 444 06 50 50 6 6 564

Eixo x-x Eixo y-y

_ Ix

[cm4]

IxVx

[cm3]

ix

[cm]

Iy

[cm4]

IyVy

[cm3]

iy

[cm]

121 336 146 606 242 103

512 Classificaccedilatildeo da Classe das Secccedilotildees Transversais

Os Quadros 53 e 54 referem todos os passos empregues na classificaccedilatildeo das classes das

secccedilotildees transversais

Material Classificaccedilatildeo do Banzo Classificaccedilatildeo da Alma Classe agrave

Flexatildeo

+ Compressatildeo Accedilo S235 JR

fy = 235 MPa

ɛ= 1

c

[mm] c tf 9 ɛ

c

[mm] c tw 33 ɛ

1845 32 9 Banzo da

Classe 1 746 182 33

Alma da

Classe 1 1

Quadro 54 - Classificaccedilatildeo das Secccedilotildees do Perfil T50 x 6

Material Classificaccedilatildeo do Banzo Classificaccedilatildeo da Alma Classe agrave

Flexatildeo Accedilo 235 JR

fy = 235 MPa

ɛ= 1

c

[mm] c t 9 ɛ

c

[mm] c t 33 ɛ

16 27 10 Banzo da

Classe 1 38 63 33

Alma da

Classe 1 1

Quadro 53 - Classificaccedilatildeo das Secccedilotildees do Perfil IPE 100

f

c9 ε

t

w

c33 ε

t

f

c9 ε

t

w

c33 ε

t

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 77

Dimensionamento das Secccedilotildees Transversais e dos Elementos dos Pilares e das 52

Vigas

Os elementos que constituem os pilares e as vigas foram dimensionados recorrendo aos

processos indicados no Quadro 55

Quadro 55 - Processos utilizados no dimensionamento da Estrutura Metaacutelica

Processos de Caacutelculo Resistecircncia das Secccedilotildees

Transversais

Resistecircncia dos

Elementos

1 ndash Folha de Caacutelculo

em ˝Excel˝

Esforccedilo Axial de Compressatildeo

Momento Fletor e Esforccedilo

Transverso

Flexatildeo Composta

Flexatildeo Desviada

Flexatildeo Composta com

Esforccedilo Transverso

Encurvadura por

Compressatildeo

Encurvadura Lateral

Flexatildeo Composta

com Compressatildeo

2 ndash ˝SAP 2000˝

3 ndash ˝SemiComp˝

(+˝LTBeam˝)

4 ndash Comparaccedilatildeo dos

Resultados

Dimensionamento dos Pilares IPE 100 53

Estados Limites Uacuteltimos - Verificaccedilatildeo da Resistecircncia das Secccedilotildees e dos Elementos

mais solicitados

Foi realizada uma anaacutelise aos estados limites uacuteltimos dos perfis IPE100 que constituem os

montantes da estrutura metaacutelica tendo-se escolhido o pilar com maior raacutecio obtido no

programa de elementos finitos

No Quadro 56 apresentam-se os raacutecios de todos os pilares para a combinaccedilatildeo

condicionante dos estados limites uacuteltimos

Quadro 56 - Raacutecios dos Pilares

Nordm

Barra Perfil Tipo Combinaccedilotildees Raacutecio

537 IPE100 Pilar ELU 037

549 IPE100 Pilar ELU 034

528 IPE100 Pilar ELU 033

582 IPE100 Pilar ELU 032

534 IPE100 Pilar ELU 032

562 IPE100 Pilar ELU 030

552 IPE100 Pilar ELU 029

525 IPE100 Pilar ELU 028

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

78

Quadro 56 - Raacutecios dos Pilares (cont)

Nordm

Barra Perfil Tipo Combinaccedilotildees Raacutecio

585 IPE100 Pilar ELU 028

565 IPE100 Pilar ELU 026

513 IPE100 Pilar ELU 025

517 IPE100 Pilar ELU 025

515 IPE100 Pilar ELU 024

541 IPE100 Pilar ELU 022

545 IPE100 Pilar ELU 022

520 IPE100 Pilar ELU 022

532 IPE100 Pilar ELU 022

554 IPE100 Pilar ELU 022

539 IPE100 Pilar ELU 022

558 IPE100 Pilar ELU 021

533 IPE100 Pilar ELU 021

524 IPE100 Pilar ELU 021

504 IPE100 Pilar ELU 021

543 IPE100 Pilar ELU 021

522 IPE100 Pilar ELU 021

556 IPE100 Pilar ELU 021

502 IPE100 Pilar ELU 020

478 IPE100 Pilar ELU 020

490 IPE100 Pilar ELU 019

560 IPE100 Pilar ELU 019

547 IPE100 Pilar ELU 019

530 IPE100 Pilar ELU 019

506 IPE100 Pilar ELU 018

482 IPE100 Pilar ELU 017

480 IPE100 Pilar ELU 017

481 IPE100 Pilar ELU 017

487 IPE100 Pilar ELU 017

498 IPE100 Pilar ELU 017

580 IPE100 Pilar ELU 017

496 IPE100 Pilar ELU 016

493 IPE100 Pilar ELU 015

477 IPE100 Pilar ELU 015

574 IPE100 Pilar ELU 010

579 IPE100 Pilar ELU 008

567 IPE100 Pilar ELU 007

571 IPE100 Pilar ELU 007

569 IPE100 Pilar ELU 007

572 IPE100 Pilar ELU 006

483 IPE100 Pilar ELU 006

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 79

Esforccedilos de Caacutelculo para a combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel

Os esforccedilos de caacutelculo do pilar com maior raacutecio correspondente agrave combinaccedilatildeo mais

desfavoraacutevel estatildeo indicados na Figura 53 e no Quadro 57

Diagramas de Esforccedilos de Caacutelculo

NEd

[kN]

MyEd

[kNm]

MzEd

[kNm]

VyEd

[kN]

VzEd

[kN]

Quadro 57 - Esforccedilos de Caacutelculo mais desfavoraacuteveis na secccedilatildeo do Pilar

Esforccedilos Atuantes de Caacutelculo

NED

[kN]

MyED

[kNm]

MzED

[kNm]

VyEd

[kN]

VzEd

[kN]

-2676 -013 -012 -007 -008

Figura 53 - Diagramas de Esforccedilos de Caacutelculo

Figura 52 ndash Raacutecios de Dimensionamento da Combinaccedilatildeo mais condicionante do pilar IPE100

˝SAP 2000˝

Nordm

Barra Perfil Tipo Comb Raacutecio

537 IPE100 Pilar ELU 037

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

80

531 Processos de Caacutelculo

1ordm Processo - Dimensionamento pelas Folhas de Caacutelculo em ˝Excel˝

O dimensionamento em ˝Excel˝ permitiu proceder agraves seguintes verificaccedilotildees

Resistecircncia das Secccedilotildees Transversais

Quadro 58 ndash Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Axial de Compressatildeo

Quadro 59 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo

Quadro 510 - Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Transverso

Esforccedilo Transverso

Eixo y-y Eixo z-z Encurvadura por Esforccedilo

Transverso

VyEd

[kN]

VplyRd

[kN]

VzED

[kN]

VplzRd

[kN]

ɛ η

007 6892 0001 Verifica 008 6895 0001 Verifica 244 1 1 72 Verifica

Esforccedilo Axial de Compressatildeo

NED(-)

[kN]

NcRd

[kN]

2676 24252 011 Verifica

Momento Fletor

Eixo y-y Eixo z-z

MyED

[kNm]

Mplrdy

[kNm]

yEd

cyRd

M

M

yEd

cyRd

10M

M

MzED

[kNm]

MplzRd

[kNm]

zEd

czRd

M

M

zEd

czRd

10M

M

013 926 001 Verifica 012 215 013 Verifica

Ed

cRd

N

N

Ed

cRd

10N

N

yEd

cyRd

V

V

yEd

cyRd

10V

V

zEd

czRd

V

V

zEd

czRd

10V

V

w

w

h

t

ε72 times

η

w

w

h ε 72 times

t η

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 81

Quadro 511 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Composta (M+N)

Flexatildeo Composta (M+N)

Eixo y-y Eixo z-z

1ordf Condiccedilatildeo 2ordf Condiccedilatildeo

Natildeo eacute

necessaacuterio

minorar o

MplRd

Natildeo eacute

necessaacuterio

minorar o

MplRd

025NplRd NEd le 025 NplRd

6063 Verifica 4818 Verifica 9261 0014 Verifica 9635 Verifica 215 006 Verifica

Quadro 512 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Desviada

Flexatildeo Composta com Esforccedilo Transverso (M+N+V)

Eixo y-y Eixo z-z

ρy

1ordf Condiccedilatildeo 2ordf Condiccedilatildeo Natildeo eacute necessaacuterio

minorar o MplRd n le 020 05VRd VEd le 05VRd

Natildeo eacute necessaacuterio

minorar o MplRd

025 NRd NEd le 025 NRd 05VRd VEd le 05VRd MNVyRd le MplyRd MNVzRd le MplzRd

1 6063 Verifica 3446 Verifica 926 Verifica 3447 Verifica 215

Flexatildeo Desviada

α = 5n 1 yEd zEd

NyRd NzRd

M M

M M

yEd zEd

NyRd NzRd

10M M

M M

2 1 0056 Verifica

w w

M0

05 h t

w wEd

M0

05 h t

γN

NyRd plyRd=M M

yEd

NyRd

M

M

yEd 10

NyRd

M

M w w y

M0

h t

γ

f w w yEd

M0

h t

γ

fN

NzRd plzRd=M M

zEd

NzRd

M

M

zEd10

NzRd

M

M

Quadro 513 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Composta com Esforccedilo Transverso (M+N+V)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

82

Elementos Uniformes Comprimidos - Colunas

Curva de Encurvadura Encurvadura segundo o Eixo mais Resistente y-y Encurvadura segundo o Eixo menos Resistente z-z

h

b

tf

[mm]

Curva

eixo

y-y

Curva

eixo

z-z

βA λ1 αy Lcry λy y

y y 02y

NbyRd

[kN]

Ed

byRd

10N

N αz Lcrz λz

z

z z z 02

NbRdz

[kN]

Ed

bzRd

10N

N

18 57 a b 1 939 021 168 413 044 062 094 Verifica 2285 Verifica 034 168 1355 14 175 036 Verifica 8831 Verifica

Elementos Uniformes em Flexatildeo - Resistecircncia agrave Encurvadura

Encurvadura Lateral

Tipo de

diagrama de

Momentos em y

kz C1 Mcr

[kNm]

Wy

[cm3] LT

LT0

LT LT0

h

b

Curva de

Encurv

Lateral

αLT β LT LT

MbRdy

[kNm]

Ed

bRdy

10M

M

10 188 23 3941 064 04

Com risco de

bambeamento 182 b 034 075 070 090 832 Verifica

Quadro 514 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura por Compressatildeo

Quadro 515 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura Lateral

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 83

Resistecircncia do Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo ndash Colunas - Viga

Quadro 518 - Flexatildeo Composta com Compressatildeo

c) Flexatildeo Composta com Compressatildeo Colunas - Viga

Eq661 le 1

Eq662 le 1

012 001 0029 016 Verifica 030 0014 0048 037 Verifica

a) Caacutelculo dos Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes

a1) Cmy - Flexatildeo na direccedilatildeo do Eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo z-z

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de

Diagramas de

Momentos

Tipo de

Carga Ѱy Cmy

168 0 013 Linear Uniforme 0 06

a2) Cmz - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo z-z e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Lz

[m]

MEdzesq

[kNm]

MEdzdir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱz Cmz

168 0 012 Linear Uniforme 0 06

a3) CmLT - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱy CmLT

168 0 013 Linear Uniforme 0 06

b) Fatores de Interaccedilatildeo kij ndash Meacutetodo

Alternativo 2

kyy kyz kzy kzz

06 051 091 085

Ed

y

y

M1

A

χγ

N

f

yEd

yyply y

LTM1

k

χγ

M

W fzEd

yzplz y

M1

k timestimes

γ

M

W f

yEd zEdEdyy yz

ply plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA times times

χ χ timesγ γ γ

y y

y

M MN

f W f W f

Ed

y

z

M1

A

χγ

N

fyEd

zyply y

LTM1

k timestimes

χ timesγ

M

W fzEd

zzplz y

M1

k times

γ

M

W f

yEd zEdEdzy zz

ply y plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA

χ χγ γ γ

y

z

M MN

f W f W f

Quadro 517 - Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes Quadro 516 ndash Fatores de Interaccedilatildeo kij

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

84

2ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelo ˝SAP2000˝

Apresenta-se na Figura 54 os resultados do dimensionamento da folha de caacutelculo do

˝SAP2000˝ que inclui os seguintes itens

1 ndash Identificaccedilatildeo do nordm da barra perfil comprimento combinaccedilatildeo de accedilatildeo classe de secccedilatildeo

2 ndash Caracteriacutesticas e propriedades geomeacutetricas do perfil

3 ndash Esforccedilos de caacutelculo para a combinaccedilatildeo que conduz a um maior raacutecio

4 ndash Dimensionamento da secccedilatildeo agrave flexatildeo composta com compressatildeo

5 ndash Dimensionamento agrave encurvadura por compressatildeo

6 e 7 ndash Dimensionamento agrave encurvadura lateral

8 ndash Fatores de Interaccedilatildeo

1

2

3

4

5

Figura 54 - Folha de Dimensionamento do ˝SAP2000 ˝ para o Pilar IPE100 mais solicitado

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 85

3ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelo ˝SemiComp˝

Este software foi utilizado para a verificaccedilatildeo da secccedilatildeo mais esforccedilada e tambeacutem do

elemento agrave flexatildeo composta com compressatildeo conforme os resultados indicados nas Figuras

55 56 e 57

6

7

8

Figura 54 - Folha de Dimensionamento do ˝SAP2000 ˝ para o Pilar IPE100 mais solicitado (cont)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

86

Verificaccedilatildeo da Secccedilatildeo

Figura 55 - Folha de Caacutelculo do ˝SemiComp˝ - Verificaccedilatildeo da Secccedilatildeo Transversal

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 87

Verificaccedilatildeo do Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo

Figura 56 - Folha de Caacutelculo do ˝SemiComp˝ - Verificaccedilatildeo para o Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

88

Nota Para a utilizaccedilatildeo do software ˝SemiComp˝ foi necessaacuterio determinar previamente o

momento criacutetico tendo-se utilizado para esta finalidade o software ˝LTBeam˝ cujo

resultado estaacute indicado na Figura 57

532 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Verificaccedilatildeo de Seguranccedila aos Estados Limites de

Deformaccedilatildeo

A verificaccedilatildeo de seguranccedila aos estados limites de utilizaccedilatildeo foi determinada com base nos

deslocamentos horizontais nas direccedilotildees x e y determinados no ˝SAP2000˝

No Quadro 519 apresentam-se os deslocamentos maacuteximos e os valores admissiacuteveis para o

pilar mais condicionante

Quadro 519 - Deslocamento Horizontal Maacuteximo do Pilar

Elemento H300

[cm]

δx

[cm] δx le H300

δy

[cm] δy le H300

Pilar

IPE100 168300 = 056 0008 Verifica 0015 Verifica

A verificaccedilatildeo de seguranccedila aos estados limites de utilizaccedilatildeo foi realizada com base nos

deslocamentos horizontais nas direccedilotildees x e y determinados no ˝SAP2000˝

Figura 57 - Determinaccedilatildeo do Momento Critico - ˝LTBeam˝

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 89

52 Dimensionamento das Vigas IPE 100

Estados Limites Uacuteltimos - Verificaccedilatildeo da Resistecircncia das Secccedilotildees e dos Elementos

mais solicitados

No dimensionamento aos estados limites uacuteltimos das vigas dos perfis IPE100 foi escolhida

a viga com maior raacutecio para a combinaccedilatildeo mais condicionante

No Quadro 520 apresentam-se os raacutecios de todas as vigas para a combinaccedilatildeo desfavoraacutevel

dos estados limites uacuteltimos

Quadro 520 - Raacutecios das Vigas

Nordm Barra Perfil Tipo Combinaccedilotildees Raacutecios

623 IPE100 Viga ELU 038

622 IPE100 Viga ELU 037

188 IPE100 Viga ELU 037

150 IPE100 Viga ELU 036

148 IPE100 Viga ELU 036

187 IPE100 Viga ELU 035

162 IPE100 Viga ELU 035

175 IPE100 Viga ELU 035

189 IPE100 Viga ELU 035

186 IPE100 Viga ELU 034

174 IPE100 Viga ELU 034

161 IPE100 Viga ELU 033

163 IPE100 Viga ELU 033

176 IPE100 Viga ELU 033

173 IPE100 Viga ELU 032

160 IPE100 Viga ELU 032

201 IPE100 Viga ELU 029

200 IPE100 Viga ELU 029

202 IPE100 Viga ELU 028

199 IPE100 Viga ELU 028

140 IPE100 Viga ELU 020

139 IPE100 Viga ELU 020

178 IPE100 Viga ELU 019

177 IPE100 Viga ELU 019

165 IPE100 Viga ELU 018

164 IPE100 Viga ELU 018

781 IPE100 Viga ELU 018

780 IPE100 Viga ELU 018

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

90

Esforccedilos de Caacutelculo para a combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel

Na Figura 59 e no Quadro 521 apresentam-se os esforccedilos de caacutelculo da viga com maior

raacutecio correspondente agrave combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel

531 Diagramas de Esforccedilos de Caacutelculo

MyEd [kNm]

[k]

VzEd [kN]

Quadro 521 - Esforccedilos de Caacutelculo mais desfavoraacuteveis na secccedilatildeo da Viga

NED

[kN]

MyED

[kNm]

MzED

[kNm]

VyEd

[kN]

VzEd

[kN]

Sem

significado 337

Sem

significado

Sem

significado -1046

Figura 59 - Diagramas de Esforccedilos na Viga

Figura 58 - ˝SAP2000˝ - Raacutecios de Dimensionamento da Viga mais solicitada

Nordm

Barra Perfil Tipo Comb Raacutecio

623 IPE100 Viga ELU 038

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 91

533 Processos de Caacutelculo

1ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelas Folhas de Caacutelculo em ˝Excel˝

Verificaccedilotildees realizadas para a viga - IPE100

Resistecircncia das Secccedilotildees Transversais

Quadro 522 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo

Quadro 523 - Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Transverso

Esforccedilo Transverso

Eixo z-z Encurvadura por Esforccedilo

Transverso

VzEd

[kN]

VplzRd

[kN]

ɛ η

1046 6895 0152 Verifica 244 1 1 72 Verifica

Momento Fletor

Eixo y-y

MyEd

[kNm]

Mplrdy

[kNm]

yEd

cyRd

10M

M

337 926 036 Verifica

yEd

cyRd

M

M

zEd

czRd

V

V

zEd

czRd

10V

V

w

w

h

t

ε72 times

η

w

w

h ε 72 times

t η

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

92

Resistecircncia do Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo ndash Colunas-Viga

Elementos Uniformes em Flexatildeo

Encurvadura Lateral

Tipo de

Diagrama de

Momentos em y

ψ C1 kz Mcr

[kNm]

Wy

[cm3]

Curva de

Encurv

Lateral

MbyRd

0 188 1 2372 3941 063 04 Com risco de

Bambeamento 182 b 034 08 069 091 839 040 Verifica

a) Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes

a1) Cmy - Flexatildeo na direccedilatildeo do Eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo z-z

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de

Diagramas de

Momentos

Tipo de

Carga Ѱy Cmy

161 0 337 Linear Uniforme 0 06

a2) Cmz - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo z-z e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Lz

[m]

MEdzesq

[kNm]

MEdzdir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱz Cmz

161 0 0 - Uniforme 0 0

a3) CmLT - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱy CmLT

161 0 337 Linear Uniforme 0 06

b) Fatores de Interaccedilatildeo kij ndash Meacutetodo

Alternativo 2

kyy kyz kzy kzz

06 0 10 0

Quadro 524 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura Lateral

LT LT0 LT LT0 h

b LT LTΦ LTEd

byRd

M

MEd

byRd

10M

M

Quadro 526 - Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes Quadro 525 - Fatores de Interaccedilatildeo kij

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 93

Quadro 527 - Flexatildeo Composta Com Compressatildeo

a) Flexatildeo Composta com Compressatildeo Colunas - Viga

Eq661 le 1

Eq662 le 1

0 0241 0 0241 Verifica 0 0402 0 0402 Verifica

yEd

yyply y

LTM1

k

χγ

M

W fEd

y

y

M1

A

χγ

N

fzEd

yzplz y

M1

k timestimes

γ

M

W f

yEd zEdEdyy yz

ply plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA times times

χ χ timesγ γ γ

y y

y

M MN

f W f W fEd

y

z

M1

A

χγ

N

f

zEdzy

ply y

LTM1

k

χγ

M

W fzEd

zzplz y

M1

k times

γ

M

W f

yEd zEdEdzy zz

ply y plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA

χ χγ γ γ

y

z

M MN

f W f W f

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

94

2ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelo˝ SAP2000˝

Na Figura 510 apresentam-se alguns dos resultados do dimensionamento da folha de

caacutelculo do ˝SAP2000˝ utilizados na verificaccedilatildeo das secccedilotildees transversais da viga mais

esforccedilada bem como no estudo da encurvadura lateral (bambeamento)

De acordo com os diagramas de esforccedilos de caacutelculo momentos fletores e esforccedilos

transversos mais desfavoraacuteveis estudaram-se os trecircs troccedilos em que a viga ao bambeamento

Estados Limites Uacuteltimos

1ordmTroccedilo

2ordmTroccedilo

3ordmTroccedilo

Figura 510 - Folhas de Dimensionamento do ˝SAP2000˝ para a Viga IPE100

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 95

Verificaccedilotildees

Os Quadros 528 e 529 apresentam as verificaccedilotildees realizadas

Quadro 528 - Valores dos Esforccedilos em cada Troccedilo da Viga

Troccedilos Mcr

[kNm]

MbRd

[kNm]

1ordm 10483 914

2ordm 5534 880

3ordm 20371 923

Quadro 529 - Raacutecios das Secccedilotildees mais Esforccediladas e da Encurvadura da Viga

Raacutecios ndash Verificaccedilotildees

Secccedilotildees mais Esforccediladas Encurvadura

da Viga

Ed

Rd

N

N

y Ed

y Rd

M

M

z Ed

z Rd

V

V

z Ed

z Rd

M

M

y Ed

y bRd

M

M

Sem

Significado

3370363

926

10420152

6867

Sem

Significado 337

038288

Nota Uma vez que NEd eacute igual a zero e VEd le 05VRd os momentos resistentes de caacutelculo natildeo

satildeo minorados pela presenccedila deste esforccedilo

4ordm Quadro Comparativo

Nos Quadros 530 e 531 apresentam-se a comparaccedilatildeo dos diferentes resultados obtidos

Quadro 530 - Raacutecios na Viga

Folhas de

Caacutelculo ˝SAP2000˝

y Ed

y Rd

M

M 036 036

z Ed

z Rd

V

V 0152 0152

Quadro 531 - Raacutecios na Viga

Folhas de

Caacutelculo ˝SAP2000˝

Mcr

1ordm Troccedilo 15315 10483

2ordm Troccedilo 5970 5534

3ordm Troccedilo 23238 20371

MbRd

1ordm Troccedilo 926 9143

2ordm Troccedilo 926 88

3ordm Troccedilo 926 923

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

96

Conclusotildees Verifica-se no Quadro 530 que os resultados do dimensionamento pelos dois

processos conduzem a valores da mesma ordem de grandeza e inferiores agrave

unidade

Estados Limites de Serviccedilo

A verificaccedilatildeo da seguranccedila aos estados limites de utilizaccedilatildeo foi realizada com base nos

deslocamentos verticais maacuteximos para a combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel conforme se indica

na Figura 511

Quadro 532 - Deslocamento Maacuteximo da Viga

Elemento δmaxSAP2000

[cm]

δmaxEC3 = L300

[cm] δmaxSAP2000 le L300

Viga

IPE100 017 161300 = 054 Verifica

53 Ligaccedilotildees

534 Ligaccedilotildees Soldadas

As ligaccedilotildees soldadas foram dimensionadas de acordo com a informaccedilatildeo indicada na

Memoacuteria Descritiva

A Figura 512 apresenta o aacutebaco que permite de um modo simples proceder ao

dimensionamento dos cordotildees das soldaduras de acircngulo

Figura 511 - Deslocamento Maacuteximo da Viga para a Combinaccedilatildeo ELServiccedilo

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 97

Figura 512 - Aacutebaco de Dimensionamento dos Cordotildees de Soldadura de acircngulo S235 JR

Ligaccedilatildeo do Pilar ndash Viga (Soldada)

LOADS

Case Manual calculations

Mb2Ed = -337 [kNm] Bending moment in the left beam

Vb2Ed = -1046 [kN] Shear force in the left beam

Nb2Ed = -013 [kN] Axial force in the left beam

Mc2Ed = -012 [kNm] Bending moment in the upper column

Vc2Ed = -008 [kN] Shear force in the upper column

Nc2Ed = -2676 [kN] Axial force in the upper column

RESULTS

WEB PANEL - SHEAR Mb1Ed = 000 [kNm] Bending moment (right beam) [53(3)]

Mb2Ed = -337 [kNm] Bending moment (left beam) [53(3)]

Vc1Ed = 000 [kN] Shear force (lower column) [53(3)]

Vc2Ed = -008 [kN] Shear force (upper column) [53(3)]

z = 94 [mm] Lever arm [625]

VwpEd = (Mb1Ed - Mb2Ed) z - (Vc1Ed - Vc2Ed) 2

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 50 100 150 200 250 300

FwR

d [

kN]

L [mm] - Comprimento de cordatildeo

Cordotildees de Soldadura em Accedilo S235 JR

a=12mm

a=11mm

a=10mm

a=9mm

a=8mm

a=7mm

a=6mm

a=5mm

a=4mm

a=3mm

Figura 513 - Pormenor em 3D da ligaccedilatildeo Pilar - Viga

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

98

VwpEd = 3570 [kN] Shear force acting on the web panel [53(3)]

Avs = 508 [cm2] Shear area of the column web EN1993-1-1[626(3)]

Avc = 508 [cm2] Shear area EN1993-1-1[626(3)]

ds = 94 [mm] Distance between the centroids of stiffeners [6261(4)]

MplfcRd = 010 [kNm] Plastic resistance of the column flange for bending [6261(4)]

MplstuRd = 012 [kNm] Plastic resistance of the upper transverse stiffener for bending [6261(4)]

MplstlRd = 012 [kNm] Plastic resistance of the lower transverse stiffener for bending [6261(4)]

VwpRd = 09 ( Avsfywc ) (3 M0) + Min(4 MplfcRd ds (2 MplfcRd + MplstuRd + MplstlRd) ds) VwpRd = 6656 [kN] Resistance of the column web panel for shear [6261]

VwpEd VwpRd le 10 054 lt 100 verified (054)

WELD RESISTANCE Aw = 1700 [cm

2] Area of all welds [4532(2)]

Awy = 1103 [cm2] Area of horizontal welds [4532(2)]

Awz = 597 [cm2] Area of vertical welds [4532(2)]

Iwy = 28893 [cm4] Moment of inertia of the weld arrangement with respect to the hor axis [4532(5)]

max=max = 000 [MPa] Normal stress in a weld [4532(5)]

= = 000 [MPa] Stress in a vertical weld [4532(5)]

II = 000 [MPa] Tangent stress [4532(5)]

w = 080

Correlation coefficient [4532(7)]

[max2 + 3(max

2)] le fu(wM2) 000 lt 23500 verified (000)

[2 + 3(

2+II

2)] le fu(wM2) 000 lt 23500 verified (000)

le 09fuM2 000 lt 16920 verified (000)

WEAKEST COMPONENT COLUMN WEB PANEL - SHEAR

Connection conforms to the code Ratio 054

535 Ligaccedilotildees Aparafusadas

Com base no software Robot Structural Analysis Professional junta-se a justificaccedilatildeo de

uma ligaccedilatildeo aparafusada do pilar rotulado agrave laje teacuterrea de fundaccedilatildeo da cave

No Anexo II estaacute o relatoacuterio completo do caacutelculo realizado

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 99

Ligaccedilatildeo na base do Pilar Rotulado

LOADS

Case Manual calculations

NjEd = -2676 [kN] Axial force

VjEdy = -007 [kN] Shear force

VjEdz = -008 [kN] Shear force

RESULTS

COMPRESSION ZONE

COMPRESSION OF CONCRETE

c = 23 [mm] Additional width of the bearing pressure zone [625(4)]

fjd = 1994 [MPa] Design bearing resistance [625(7)]

FcRdn = 19845 [kN] Bearing resistance of concrete for compression [6282(1)]

RESISTANCES OF SPREAD FOOTING IN THE COMPRESSION ZONE

NjRd = FcRdn NjRd = 19845 [kN] Resistance of a spread footing for axial compression [6282(1)]

CONNECTION CAPACITY CHECK

NjEd NjRd le 10 (624) 013 lt 100 verified (013)

Figura 514 - Pormenor em 3D da ligaccedilatildeo na base s do Pilar Rotulado

A ndash PECcedilAS ESCRITAS

IV CONCLUSOtildeES

CONCLUSOtildeES

A realizaccedilatildeo deste trabalho permitiu a aplicaccedilatildeo praacutetica de diversos conceitos adquiridos

nas vaacuterias unidades curriculares do curso de engenharia civil possibilitando tambeacutem a

aprendizagem de novos conceitos no domiacutenio do dimensionamento de estruturas que foram

fundamentais para a realizaccedilatildeo do Projeto da Sala Eleacutetrica e do Posto de Transformaccedilatildeo

O estudo aprofundado de outros projetos em conjunto com outros conhecimentos

complementares adquiridos na anaacutelise estrutural de estruturas foram tambeacutem fundamentais

no desenvolvimento das diferentes fases deste Projeto

A elaboraccedilatildeo deste trabalho permitiu adquirir e consolidar conhecimentos nas aacutereas

referentes a

Regulamentaccedilatildeo Europeia (Eurocoacutedigos Estruturais) na parte referente da anaacutelise das

accedilotildees do vento sismo temperatura etc

Aprendizagem de softwares tais como ˝SAP2000˝ ˝GaLa Reinforcement˝

˝SemiComp˝ ˝LTBeam˝ etc

Elaboraccedilatildeo de tabelas de caacutelculo em ˝Excel˝ utilizadas quer para o dimensionamento

orgacircnico de elementos em betatildeo armado mas tambeacutem para secccedilotildees e elementos

metaacutelicos

Elaboraccedilatildeo de peccedilas desenhadas com recurso ao ˝Autocad˝

Perspetivas Futuras

O dimensionamento deste Edifiacutecio a partir de uma soluccedilatildeo totalmente metaacutelica ou em

betatildeo armado com elementos preacute-fabricados de modo a compararem-se os custos entre a

soluccedilatildeo deste Projeto e estas soluccedilotildees

Programar parte das tabelas que serviram para o dimensionamento dos elementos de betatildeo

armado e metaacutelicos com recurso agrave linguagem de Visual Basic (VBA)

Desafiar alguns colegas de curso de modo a publicar em conjunto tabelas e aacutebacos que

permitam proceder ao dimensionamento de vigas pilares e sapatas em betatildeo armado de um

modo mais ceacutelere

Page 9: A PEÇAS ESCRITAS III. MEMÓRIA JUSTIFICATIVA

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

XI

Quadro 526 - Fatores de Interaccedilatildeo kij 92

Quadro 525 - Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes 92

Quadro 527 - Flexatildeo Composta Com Compressatildeo 93

Quadro 528 - Valores dos Esforccedilos em cada Troccedilo da Viga 95

Quadro 529 - Raacutecios das Secccedilotildees mais Esforccediladas e da Encurvadura da Viga 95

Quadro 530 - Raacutecios na Viga 95

Quadro 531 - Raacutecios na Viga 95

Quadro 532 - Deslocamento Maacuteximo da Viga 96

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 1

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

O preacute-dimensionamento do Edifiacutecio da Sala Eleacutetrica e do Posto de Transformaccedilatildeo foi

realizado para todos os elementos estruturais dentro dos criteacuterios de seguranccedila e de

economia definidos pelos Eurocoacutedigos e por outras Normas

Elementos de Betatildeo Armado 11

111 Lajes

A espessura das lajes varia em funccedilatildeo das condiccedilotildees de ligaccedilatildeo ao exterior dos vatildeos da

relaccedilatildeo entre vatildeos dos valores das accedilotildees etc

As lajes da cobertura da Sala Eleacutetrica satildeo do tipo vigadas maciccedilas sendo as lajes de

fundaccedilatildeo teacuterreas assentes num meio elaacutestico

Lajes da Cobertura

O preacute-dimensionamento das lajes da cobertura foi realizado a partir das Eq11 e 12

Em que

d ndash altura uacutetil da laje

Lmenor vatildeo ndash menor dos vatildeos

ϕ ndash diacircmetro do varatildeo da armadura de flexatildeo

c ndash recobrimento das armaduras

Todas as lajes da cobertura foram consideradas armadas numa soacute direccedilatildeo atendendo agrave

Claacuteusula sect531 (5) do EC2 20maior

menor

L

L

As espessuras consideradas para as lajes da cobertura estatildeo indicadas no Quadro 11

yk

50026

menor vatildeoLd

f

(Eq 11)

2h d rec

(Eq 12)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

2

Quadro 11 - Preacute ndash Dimensionamento das Lajes da Cobertura

Betatildeo C2530

fck = 25 Mpa

Accedilo A500 NR

fyk = 500 Mpa Rec= 3 cm

Lajes Lmenor vatildeo

[m]

yk

50026

menor vatildeoLd

f

hadotado

[m]

L11 241 009 016

L12 335 013 016

L13 335 013 016

L14 385 015 016

Na Figura 11 estatildeo identificadas as lajes da cobertura

Laje Teacuterrea

A laje teacuterrea assenta num meio elaacutestico tendo-se considerado no preacute-dimensionamento uma

espessura de 015 m

112 Vigas

O preacute-dimensionamento das vigas foi feito a partir das Eq13 e 14

As dimensotildees consideradas tiveram tambeacutem em conta as dimensotildees dos pilares de 035 m

x 035 m e dos muros da cave de 025 m x 185 m

Figura 11 - Identificaccedilatildeo das Lajes da Cobertura

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 3

10 12

Lh

a (Eq 13)

3 2

h hb (Eq 14)

Em que L representa o vatildeo e h altura

A geometria de todas as vigas para a estrutura do Edifiacutecio estaacute indicada no Quadro 12

Quadro 12 - Preacute-Dimensionamento das Vigas

Betatildeo C2530

fck = 25 Mpa

Accedilo A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 3 cm

Vigas Lvatildeo

[m] 10

Lh

hadotado

[m] Secccedilotildees

[m x m]

V11 385 039 070 030 x 070

V12

335 039 070 030 x 070

335 034 070 030 x 070

385 039 070 030 x 070

V13

335 039 070 030 x 070

335 034 070 030 x 070

385 039 070 030 x 070

V14 398 040 070 030 x 070

398 040 070 030 x 070

V15 796 080 070 030 x 070

V16 796 080 070 030 x 070

241 024 070 030 x 070

V17

398 040 070 030 x 070

398 040 070 030 x 070

241 024 070 030 x 070

VF1 385 039 060 025 x 060

VF2 241 024 060 025 x 060

VF3 241 024 060 035 x 060

Na Figura 12 representa-se a identificaccedilatildeo de todas as vigas da cobertura

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

4

113 Pilares

O preacute-dimensionamento dos pilares foi realizado a partir da Eq15 com base nos esforccedilos

NEd determinados em funccedilatildeo das aacutereas de influecircncia de cada um tendo-se considerado para ν

o valor de 065

Em que

Ac ndash aacuterea da secccedilatildeo transversal dos pilares

NEd ndash valor de caacutelculo do esforccedilo axial

ν ndash esforccedilo axial reduzido para a combinaccedilatildeo fundamental dos estados limites uacuteltimos

fcd ndash valor de caacutelculo da tensatildeo de rotura do betatildeo agrave compressatildeo

No Quadro 13 estatildeo indicados a geometria dos pilares

Edc

cd

NA

f

(Eq 15)

Figura 12 ndash Identificaccedilatildeo das Vigas da Cobertura

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 5

Quadro 13 - Dimensotildees dos Pilares

Betatildeo C2530

fck= 25 Mpa

Accedilo A500

fyk= 500 Mpa Rec= 3 cm

Pilares H

[m]

Secccedilotildees

Transversais

[m x m]

P11 465 035 x 035

P12 465 035 x 035

P13 465 035 x 035

P14 465 035 x 035

P15 465 035 x 035

P16 465 035 x 035

P17 465 035 x 035

P18 465 035 x 035

P19 465 035 x 035

P110 465 035 x 035

P111 465 035 x 035

P112 465 035 x 035

Na Figura 13 estatildeo identificados em planta todos os pilares

Figura 13 - Identificaccedilatildeo dos Pilares

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

6

114 Muros da Cave

A espessura dos muros da cave foi definida com base nos esforccedilos provenientes do peso

proacuteprio e dos impulsos do terreno tendo-se considerado uma espessura de 025 m para todos

os muros

Quadro 14 - Dimensotildees dos Muros da Cave

Betatildeo C2530

fck = 25 Mpa

Accedilo A500

fyk = 500 Mpa Rec= 3 cm

Muros

da Cave

Lvatildeo

[m]

Secccedilotildees

Transversais

[m x m] p11 335 025 x 185

p12 335 025 x 185

p13 385 025 x 185

p14 398 025 x 185

p15 398 025 x 185

p16 398 025 x 185

p17 398 025 x 185

p18 335 025 x 185

p19 335 025 x 185

p110 385 025 x 185

115 Platibandas

As platibandas foram dimensionadas em funccedilatildeo dos pormenores dos desenhos do projeto

de arquitetura tendo-se considerado secccedilotildees com as dimensotildees de 012 m x 11 m

116 Sapatas

O preacute-dimensionamento das sapatas foi efetuado de modo a garantir que os esforccedilos da

superestrutura fossem inferiores agraves tensotildees admissiacuteveis do terreno de fundaccedilatildeo

De referir que na estrutura deste Edifiacutecio os momentos fletores nas bases dos pilares satildeo

absorvidos diretamente pelas vigas de fundaccedilatildeo razatildeo pela qual as sapatas foram calculadas

soacute para os esforccedilos axiais

As dimensotildees em planta das sapatas Amin foram calculadas pela expressatildeo

Considerou-se para a tensatildeo admissiacutevel no terreno de fundaccedilatildeo 025 MPa

No Quadro 15 indicam-se as dimensotildees das sapatas

(Eq 16) pilar

minadm

NA

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 7

Quadro 15 - Geometria das Sapatas

Betatildeo C2530

fck=25 Mpa

Accedilo A500

fyk=500 Mpa Rec=4 cm

Sapatas H

[m]

Secccedilotildees

Transversais

[m x m]

S11 030 125 x 125

S12 030 125 x 125

S13 03 125 x 125

S14 030 125 x 125

S15 030 125 x 125

S16 030 125 x 125

S17 030 125 x 125

S18 030 125 x 125

S19 030 125 x 125

S110 030 125 x 125

S111 030 125 x 125

S112 030 125 x 125

Na Figura 14 estaacute representada a planta de fundaccedilotildees do Edifiacutecio

Figura 14 - Planta de Fundaccedilotildees

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

8

Elementos Metaacutelicos 12

121 Estrutura de Suporte da Sala Eleacutetrica

O preacute-dimensionamento das estruturas metaacutelicas que servem de suporte aos equipamentos

da Sala Eleacutetrica foi feito com base num poacutertico tipo que se repete de um modo idecircntico ao

longo da estrutura

O esqueleto estrutural inclui as vigas principais IPE100 orientadas segundo as duas

direccedilotildees ortogonais e as vigas secundaacuterias T50x6 colocadas entre as vigas principais

Este esqueleto estaacute apoiado em pilares IPE100 ligados agrave laje teacuterrea

As Figuras 15 16 e 17 mostram duas plantas e um corte tipo das estruturas metaacutelicas

Figura 15 - Planta do Piso Metaacutelico

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 9

Figura 16 - Localizaccedilatildeo dos Pilares Metaacutelicos

Figura 17- Corte Transversal Tipo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

10

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

11

2 MODELACcedilAtildeO ESTRUTURAL

A anaacutelise da estrutura foi efetuada com base num conjunto de modelos de caacutelculo

realizados a partir de um programa de elementos finitos ˝SAP2000˝ versatildeo 17

Os modelos estudados foram definidos a partir da geometria da estrutura que foi preacute-

dimensionada no capiacutetulo anterior

Modelo de Caacutelculo 21

211 Estrutura de Betatildeo Armado

Os modelos foram definidos a partir da geometria da estrutura tendo-se considerado

elementos do tipo ˝barra˝ para simular as vigas e os pilares e elementos do tipo ˝shell-thick˝

para simular as lajes os muros e as platibandas

A laje teacuterrea foi considerada apoiada em apoios elaacutesticos (ver Figura 23)

O caacutelculo da rigidez das molas foi feito com base na aacuterea de influecircncia de cada noacute da

malha tipo da laje teacuterrea para um coeficiente de reaccedilatildeo do solo Ks calculado do seguinte

modo

Em que

Es = 3000 kNm2 (argila muito dura)

B = 1 m

ν = 04 (argila muito dura)

Nas Figuras seguintes representa-se os modelos final da estrutura da Sala Eleacutetrica e do

Posto de Transformaccedilatildeo considerados no ˝SAP2000 ˝

21

ss

EK

B

(Eq 21)

Ks= 35700 kNm3

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

12

212 Estruturas Metaacutelicas

A Figura 24 mostra as estruturas metaacutelicas do piso teacutecnico (cave) cujo pavimento serve de

suporte aos equipamentos eleacutetricos da Sala Eleacutetrica

Figura 22 - Modelo Unifilar - Vistas em 3D

Figura 23 - Laje Teacuterrea

Figura 21 - Modelo Unifilar - Vistas em 3D

2 MODELACcedilAtildeO ESTRUTURAL

Maria Isabel Balboa Antunes 13

Validaccedilatildeo dos Modelos no ˝SAP2000˝ 22

Sempre que possiacutevel procedeu-se agrave verificaccedilatildeo e validaccedilatildeo dos diferentes ficheiros de

dados e de resultados obtidos nas anaacutelises realizadas

A validaccedilatildeo dos diferentes modelos foi feita atraveacutes das seguintes verificaccedilotildees

Comparaccedilatildeo do peso proacuteprio total das estruturas lajes vigas e pilares calculadas a

numa folha em ˝Excel˝ com os resultados obtidos pelo somatoacuterio das cargas verticais

do programa de elementos finitos

Anaacutelise criacutetica das deformaccedilotildees determinadas a partir do ˝SAP2000˝

Verificaccedilatildeo da orientaccedilatildeo dos eixos principais dos diferentes elementos com base nos

sistemas de eixos para os noacutes e para as barras do programa de caacutelculo automaacutetico

Nos Quadros 21 e 22 representam-se alguns dos estudos realizados que serviram para a

validaccedilatildeo dos modelos

Quadro 21 - Peso Proacuteprio dos Elementos Estruturais no modelo ˝SAP2000˝

Elementos Estruturais Peso Proacuteprio

[kN]

P - 035 m x 035 m 1727

V - 03 m x 07 m 3234

L16 4488

L12 1495

P1 - 025 m x 185 m 4605

Peso Total 1555

Figura 24 - Modelo Extrudido da Estrutura do Piso Metaacutelico

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

14

Quadro 22 - Reaccedilotildees Verticais nos Apoios ˝SAP2000˝

Em que

P - 035 m x 035 m ndash pilares

V - 030 m x 070 m ndash vigas

L16 ndash lajes de cobertura com espessuras de 016 m

L12 ndash platibandas com espessuras de 012 m

p1 - 025 m x 185 m ndash parede do muro de fundaccedilatildeo

Identificaccedilatildeo dos

Apoios

Reaccedilotildees Verticais

F3

[kN]

2 1316

3 1007

4 1677

22 664

24 443

26 2150

53 1032

54 1583

55 1668

57 1102

58 145

2349 1454

Peso Total 1555

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

15

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Peso Proacuteprio 31

O peso proacuteprio dos elementos de betatildeo armado e metaacutelicos foi considerado de forma

automaacutetica pelo programa de caacutelculo atraveacutes da introduccedilatildeo das caracteriacutesticas geomeacutetricas e

dos materiais constituintes betatildeo armado e accedilo dos perfis laminados conforme se indica na

Figura 31

Figura 31 - Definiccedilatildeo dos Materiais ˝SAP2000˝

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

16

Restantes Cargas Permanentes 32

Nas Figuras 32 e 33 representam-se as restantes cargas permanentes consideradas

a)

b)

Sobrecargas 33

As sobrecargas que atuam nas estruturas estatildeo indicadas nas Figuras 34 e 35

Figura 32 - Restantes Cargas Permanentes ndash a) Laje da Cobertura (15 kNm2)

b) Laje Teacuterrea (2 kNm2)

Figura 33 - Restantes Cargas Permanentes - Piso Metaacutelico (15 kNm2)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 17

a)

b)

Temperatura 34

A quantificaccedilatildeo das variaccedilotildees uniformes de temperatura consta nos Quadros 31 e 32 e nas

Figuras 36 e 37

Quadro 31 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Negativa ndash Inverno

Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Negativa - Inverno

H

[m]

Tmin

[ordmC]

Tmin(H)

[ordmC]

Tout = Tmin

[ordmC]

Tin

[ordmC]

T

[ordmC]

T0

[ordmC]

ΔTu-

[ordmC]

100 0 -05 -05 18 875 15 -625

Figura 34 - Sobrecargas ndash a) Laje da Cobertura (04 kNm2) b) Laje Teacuterrea (2 kNm

2)

Figura 35 - Sobrecargas ndash Piso Metaacutelico (18 kNm2)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

18

Quadro 32 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Positiva ndash Veratildeo

Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Positiva - Veratildeo

H

[m]

Tmax

[ordmC]

Tmax(H)

[ordmC]

Tout = Tmax + Tcor

[ordmC]

Tin

[ordmC]

T

[ordmC]

T0

[ordmC]

ΔTu+

[ordmC]

100 40 39 41 25 33 15 18

a)

b)

a)

b)

Figura 36 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura nas Coberturas e Platibandas ndash a) VUT+

(18ordm C)

b) VUT

- (- 625ordm C)

Figura 37 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura nas Vigas e nos Pilares ndash a) VUT+

(18ordm C)

b) VUT

- (- 625ordm C)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 19

Vento 35

As accedilotildees provenientes do vento conforme se indica na Figura 38 produzem forccedilas nas

quatro direccedilotildees ortogonais

Wx ndash direccedilatildeo do vento em x com sentido positivo

Wxx ndash direccedilatildeo do vento em x com sentido negativo

Wy ndash direccedilatildeo do vento em y com sentido positivo

Wyy ndash direccedilatildeo do vento em y com sentido negativo

De modo a simplificar a accedilatildeo do vento no modelo em estudo considerou-se para o Edifiacutecio

da Sala Eleacutetrica e do Posto de Transformaccedilatildeo uma geometria em planta retangular

351 Pressatildeo dinacircmica de Pico

No Quadro 33 indicam-se os paracircmetros que permitiram quantificar a accedilatildeo do vento de

acordo com o que foi jaacute indicado na Memoacuteria Descritiva

Figura 38 - Accedilatildeo do Vento

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

20

Quadro 33 - Determinaccedilatildeo da Pressatildeo Dinacircmica de Pico

Paracircmetros de caacutelculo da Pressatildeo Dinacircmica de Pico

Altura de referecircncia h le b ze = 41 m

Valor baacutesico da velocidade de referecircncia do vento Zona A νb0 = 27 ms

Coeficiente de direccedilatildeo cdir = 10

Coeficiente de sazatildeo cseason = 10

Velocidade de referecircncia do vento νb= cdirmiddot cseasonmiddot νb0 νb = 27 ms

Categoria do Terreno II Comprimento de rugosidade z0 = 005 m

Altura miacutenima zmin = 2 m

Altura maacutexima zmax = 200 m

zmin le z le zmax z = 41 m 2 le z le 200

Coeficiente de terreno dependente

do comprimento de rugosidade z0

kr = 019

Coeficiente de rugosidade cr(z) = krmiddot ln(zz0) cr(z) = 0837

Coeficiente de orografia c0(z) = 10

Velocidade meacutedia do vento νm(z) =cr(z)middotc0(z)middotνb νm(z) = 27 ms

Coeficiente de turbulecircncia kI = 10

Intensidade de turbulecircncia

Iv(z) = 023

Massa voluacutemica do ar ρ = 125kgm3

Pressatildeo dinacircmica de pico

qp(z) = 183 kNm2

352 Coeficientes de Pressatildeo nos Alccedilados

Os coeficientes de pressatildeo determinados anteriormente para os alccedilados constam nas figuras

seguintes

119896119903 = 019 ∙ (1199110

1199110119868119868)

007

Iv(z) = 119896119868

119888119900(119911) middot ln (1199111199110

)

119902119901(z) = [1 + 7119868119907(119911)] middot1

2middot 120588 middot 1205841198982(119911)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 21

Coeficientes de Pressatildeo Exteriores

a)

b)

a)

b)

Coeficientes de Pressatildeo Interiores

Na Figura 311 estatildeo indicados os coeficientes de pressatildeo interiores (pressotildees e succcedilotildees)

a)

b)

Figura 39 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores nos Alccedilados ndash a) Wx b) Wxx

Figura 310 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores nos Alccedilados - a) Wy b) Wyy

Figura 311 - Coeficientes de Pressatildeo Interior - a) 1ordm Caso - Pressatildeo b) 2ordm Caso - Succcedilatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

22

Coeficientes de Pressatildeo Resultantes

Para cada direccedilatildeo e sentido da accedilatildeo do vento foram considerados duas hipoacuteteses para os

coeficientes de pressatildeo interiores (pressotildees e succcedilotildees) que em conjunto com os coeficientes

de pressatildeo exteriores originam oito hipoacuteteses diferentes para as accedilotildees do vento

Nas figuras seguintes indicam-se os coeficientes de pressatildeo resultantes

a)

b)

a)

b)

353 Accedilatildeo do Vento nos Pilares

A partir da pressatildeo dinacircmica de pico e dos coeficientes de pressatildeo nos alccedilados

determinaram-se as forccedilas do vento nos pilares com base nas larguras de influecircncia dos

Figura 312 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes ndashAlccedilados Wx Wxx - a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

Figura 313 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes ndashAlccedilados Wy Wyy - a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 23

mesmos obtendo-se assim os valores das forccedilas distribuiacutedas que se encontram resumidos nos

Quadros 34 a 37

Sendo

Fw ndash forccedila da accedilatildeo do vento

cpResultante ndash coeficiente de pressatildeo resultante

Linfluecircncia ndash largura de influecircncia dos pilares

FwdistPilar ndash forccedila distribuiacuteda no pilar

B ndash alccedilado de barlavento

S ndash alccedilado de sotavento

LE ndash alccedilado lado esquerdo

LD ndash alccedilado lado direito

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

24

Quadro 34 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo x

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wx

Wx1 (1ordf Hipoacutetese) Wx2 (2 ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm] Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -05 -04 P1 12 05 -05 -19 -19 E 00 00 P1 12 10 00 -12 -12

A -14 -12 P2 32 14 -14 -28 -28 A -09 -07 P2 32 26 00 -14 -14

B -10 -08 P3 398 17 -18 -30 -30 B -05 -04 P3 398 33 00 -15 -15

C -07 -06 P4 20 09 -09 -11 -11 C -02 -02 P4 20 165 00 -03 -03

Quadro 35 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo xx

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wxx

Wxx1 (1 ordf Hipoacutetese) Wxx2 (2 ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm] Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -05 -04 P1 12 05 -05 -22 -22 E 00 00 P1 12 10 00 -14 -14

A -14 -12 P2 32 14 -14 -30 -30 A -09 -07 P2 32 26 00 -15 -15

B -10 -08 P3 398 17 -18 -28 -28 B -05 -04 P3 398 33 00 -14 -14

C -07 -06 P4 20 09 -09 -10 -10 C -02 -02 P4 20 16 00 -028 -03

Quadro 36 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo y

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wy

Wy1 (1ordf Hipoacutetese) Wy2 (2ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm] Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -06 -05 P1 17 07 -08 -23 -23 E 00 00 P1 17 14 00 -15 -15

A -14 -12 P2 335 15 -15 -33 -33 A -09 -07 P2 335 28 00 -16 -16

B -10 -08 P3 36 16 -164 -26 -26 B -05 -04 P3 36 30 00 -13 -13

C -07 -06 P4 19 08 -09 -07 -07 C -02 -02 P4 19 16 00 -02 -02

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 25

Quadro 37 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo yy

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wyy

Wyy1 (1ordf Hipoacutetese) Wyy2 (2ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -06 -05 P1 17 07 -08 -14 -14 E 00 00 P1 17 14 00 -09 -09

A -14 -12 P2 335 15 -15 -26 -26 A -09 -07 P2 335 28 00 -13 -13

B -10 -08 P3 36 16 -16 -33 -33 B -05 -04 P3 36 30 00 -16 -16

C -07 -06 P4 19 08 -09 -12 -12 C -02 -02 P4 19 16 00 -03 -03

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

26

354 Accedilatildeo do Vento nas Platibandas

Para a determinaccedilatildeo das forccedilas resultantes exercidas sobre as platibandas foram

considerados por simplificaccedilatildeo os mesmos valores dos coeficientes de pressatildeo exteriores dos

alccedilados

Em relaccedilatildeo aos valores dos coeficientes de pressatildeo interiores apenas foram considerados os

valores positivos (cpi = +02) por questotildees de seguranccedila

355 Coeficientes de Pressatildeo na Cobertura

Nas Figuras 314 a 317 estatildeo indicados os coeficientes de pressatildeo para as direccedilotildees do

vento na cobertura

Coeficientes de Pressatildeo Exteriores

Figura 314 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores Wx - Cobertura

Figura 315 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores Wxx - Cobertura

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 27

Coeficientes de Pressatildeo Interiores

Os coeficientes de pressatildeo interiores foram jaacute indicados em 352

Coeficientes de Pressatildeo Resultantes

Na zona da cobertura foram tambeacutem considerados oito hipoacuteteses para a accedilatildeo do vento em

funccedilatildeo das diferentes direccedilotildees sentidos e coeficientes de pressatildeo exteriores e interiores

Os coeficientes de pressatildeo resultantes estatildeo indicados nas Figuras 318 e 319 e nos

Quadros 38 e 39

Figura 317 - Coeficientes de Pressatildeo Exterior Wyy - Cobertura

Figura 316 - Coeficientes de Pressatildeo Exterior Wy - Cobertura

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

28

a)

b)

a)

b)

Quadro 38 - Accedilatildeo do Vento na Cobertura nas Direccedilotildees x e xx

Wx Wxx

1ordf Hipoacutetese 2ordf Hipoacutetese

Zonas hhp qp(z) cscd cpResultante Fw

[kNm2]

cpResultante Fw

[kNm2]

F

0367 08268 1

-03 -02 -080 -07

G -03 -02 -075 -06

H -05 -04 -10 -08

I 00 00 -05 -04

Figura 318 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes - Cobertura Wx Wxx ndash a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

Figura 319 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes - Cobertura Wy Wyy ndash a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 29

Quadro 39 - Accedilatildeo do Vento na Cobertura nas Direccedilotildees y e yy

Wy Wyy

1ordf Hipoacutetese 2ordf Hipoacutetese

Zonas hhp qp(z) cscd cpResultante Fw

[kNm2]

cpResultante Fw

[kNm2]

F

0367 08268 1

-03 -02 -080 -07

G -03 -02 -075 -06

H -05 -04 -10 -08

I 00 00 -05 -04

Sismo 36

A accedilatildeo siacutesmica foi realizada a partir dos espectros de resposta segundo o EC8 previstos

para o territoacuterio nacional para o concelho onde o edifiacutecio iraacute ser construiacutedo

O Quadro 310 indica alguns dos paracircmetros necessaacuterios no caacutelculo dos espectros de

resposta

Quadro 310 - Determinaccedilatildeo dos Espectros de Resposta de Caacutelculo

Paracircmetros de Espectros de

Resposta de Caacutelculo

Accedilatildeo Siacutesmica

Tipo 1

Accedilatildeo Siacutesmica

Tipo 2

Tipo de Terreno B B

Zona Siacutesmica 12 23

Classe de Importacircncia II II

γI 1 1

agR (ms2) 2 17

ag (ms2) 2 17

Smaacutex 135 135

TB(s) 01 01

TC(s) 06 025

TD(s) 20 20

12 13

ξ () 5 5

η 1 1

q 15 15

β 02 02

2 2

maxmax

1 ms 4 ms

1= 1

3

g

g

a

SS S a

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

30

Considerando o valor recomendado de β igual a 02 e os paracircmetros definidos

anteriormente foi possiacutevel definir os espectros de resposta horizontais elaacutesticos representados

na Figura 320

Figura 320 - Espetros de Caacutelculo para Accedilotildees Siacutesmicas do Tipo 1 e 2

No programa de elementos finitos que serviu para o estudo da accedilatildeo siacutesmica introduziram-

se em ficheiros ˝txt˝ as funccedilotildees espetrais de caacutelculo para as accedilotildees siacutesmicas do Tipo 1 e 2

conforme se indica na Figura 320

As combinaccedilotildees das accedilotildees siacutesmicas horizontais estatildeo de acordo com a Claacuteusula sect43351

(3) da NP EN 1998-1 tendo-se considerado que as componentes horizontais U1 e U2 atuam

simultaneamente combinadas segundo os seguintes criteacuterios

Em que

+ ndash significa a combinar com

EEdx ndash representa os esforccedilos devidos agrave aplicaccedilatildeo da accedilatildeo siacutesmica segundo x

EEdy ndash representa os esforccedilos devidos agrave aplicaccedilatildeo da mesma accedilatildeo siacutesmica segundo y

000

050

100

150

200

250

300

350

400

450

0 05 1 15 2 25 3 35 4

Sd

[ms

2]

T

[s]

Espetros de Caacutelculo Tipo 1 e 2 (5 de amortecimento)

Accedilatildeo Siacutesmica Tipo 1

Accedilatildeo Siacutesmica Tipo 2

03Ed X Ed YE E (Eq 31)

03 Ed X Ed YE E (Eq 32)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 31

A partir da funccedilatildeo ˝mass source˝ do SAP2000 foram definidas as massas consideradas

na anaacutelise siacutesmica que incluiacuteram as restantes cargas permanentes e as sobrecargas sendo que

as sobrecargas foram multiplicadas pelo coeficiente ψ2

A resposta dinacircmica da estrutura foi obtida a partir de uma anaacutelise modal tendo-se

considerado o nuacutemero de modos de vibraccedilatildeo necessaacuterios de modo a obterem-se fatores de

participaccedilatildeo modais superiores a 90 nas duas direccedilotildees principais x e y

Apresentam-se nas Figuras 321 a 324 os modos com maior participaccedilatildeo de massa

1ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (y-y) 125

f = 165 Hz

T = 0605 s

4ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (y-y) 484

f = 52 Hz

T = 019 s

Figura 321 - 1ordm Modo de Vibraccedilatildeo

5ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (x-x) 47

f = 62 Hz

T = 0605 s

90ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (y-y) 19

f = 384 Hz

T = 003 s

Figura 322 - 4ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 321 - 1ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 324 - 90ordm Modo de Vibraccedilatildeo Figura 323 - 5ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 322 - 4ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 323 - 5ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 324 - 90ordm Modo de Vibraccedilatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

32

Impulso das Terras 37

Os impulsos das terras foram simulados atraveacutes de uma carga triangular aplicada nos

muros da cave que delimitam o Edifiacutecio em todo o periacutemetro (ver Figura 325)

Figura 325 - Impulsos de terreno nos muros da cave

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

33

4 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA DE BETAtildeO ARMADO

Para o dimensionamento dos elementos de betatildeo armado foram retirados os esforccedilos do

modelo de caacutelculo e calculadas as armaduras longitudinais e transversais das lajes vigas

pilares e sapatas segundo os criteacuterios de dimensionamento definidos na Memoacuteria Descritiva

As lajes e as vigas foram dimensionadas a partir de tabelas elaboradas em folhas de caacutelculo

em ˝Excel˝ realizadas para este Projeto tendo-se utilizado tambeacutem o software de caacutelculo

˝Gala Reinforcement˝ para o dimensionamento orgacircnico das platibandas dos pilares e dos

muros da cave

Lajes 41

De um modo geral as lajes que constituem os pavimentos dos edifiacutecios soacute satildeo

dimensionadas para cargas verticais perpendiculares ao seu plano meacutedio sendo a resistecircncia

agraves accedilotildees horizontais garantida pelo esqueleto estrutural dos pilares e das vigas

411 Dimensionamento

O dimensionamento das lajes foi feito a partir dos esforccedilos envolventes de caacutelculo

determinados nas duas direccedilotildees principais para as combinaccedilotildees de accedilotildees mais desfavoraacuteveis

dos estados limites uacuteltimos

Os eixos principais das lajes satildeo os indicados na Figura 41

Figura 41 - Eixos Locais das Lajes

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

34

Os esforccedilos finais dos momentos de caacutelculo foram obtidos a partir dos seguintes criteacuterios

de combinaccedilatildeo

M11 ge 0 M+

Ed11 = M11 + |M12|

M11 lt 0 M-Ed11 = M11 - |M12|

M22 ge 0 M+

Ed22 = M22 + |M12|

M22 lt 0 M-Ed22 = M22 - |M12|

412 Lajes da Cobertura

4121 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Flexatildeo

Nas figuras seguintes satildeo indicados os momentos positivos e negativos para as

combinaccedilotildees envolventes mais desfavoraacuteveis das lajes da cobertura determinados no modelo

desenvolvido no ˝SAP2000˝

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 42 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 35

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Para as armaduras de flexatildeo respeitaram-se os criteacuterios de dimensionamento indicados na

Memoacuteria Descritiva

O Quadro 41 indica todos os paracircmetros e expressotildees necessaacuterias ao dimensionamento das

lajes do Edifiacutecio

Figura 43 - M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 44 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

36

Materiais

Armaduras de Flexatildeo Principais Armaduras de Distribuiccedilatildeo C2530

fck = 25 Mpa

b = 1m

h = 016 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 3 cm

d = 013 m

Lajes Combinaccedilotildees MEd

[kNmm] μ

ω Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras 02 As

[cm2m]

Asadotadodist

[cm2m]

Armaduras

L11 Env_ELU

M11Ed+ 3 0011 0011 053 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -15 0005 0005 027 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 25 0009 0009 044 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -5 0018 0018 089 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

L12 Env_ELU

M11Ed+ 8 0028 0029 144 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -5 0018 0018 089 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

L13 Env_ELU

M11Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -2 0007 0007 036 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -65 0023 0023 116 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

L14 Env_ELU

M11Ed+ 8 0028 0029 144 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -7 0025 0025 125 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

Quadro 41 - Armaduras de Flexatildeo das Lajes da Cobertura

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 37

4122 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Esforccedilo Transverso

O dimensionamento ao esforccedilo transverso das lajes da cobertura foi realizado com base

nos esforccedilos envolventes mais condicionantes tendo em a conta a resistecircncia do betatildeo ao

corte

Esforccedilos de Caacutelculo V23 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

O Quadro 42 resume as verificaccedilotildees realizadas para o esforccedilo transverso

Figura 45 - V23 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Transversos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

38

4123 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo de Fendilhaccedilatildeo

Em lajes com traccedilotildees axiais pouco significativas dispensa-se a verificaccedilatildeo da fendilhaccedilatildeo

4124 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo de Deformaccedilatildeo

As deformaccedilotildees maacuteximas em todas as lajes da cobertura satildeo inferiores agrave deformaccedilatildeo

admissiacutevel (δ lt L250)

413 Laje Teacuterrea

4131 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Flexatildeo

Os esforccedilos de caacutelculo para a determinaccedilatildeo das armaduras de flexatildeo satildeo os indicados nas

Figuras 46 a 48

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck =25 Mpa

b = 1m

h = 016 m

A500

fyk = 500Mpa

Rec= 3 cm

d = 013 m

Lajes Combinaccedilatildeo VEd

[kN] CRdc k ρ1 k1 σcp νmin

VRdc

[kN] Obs

L11 Env_ELU VEd23

+ 14 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -7 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

L12 Env_ELU VEd23

+ 41 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -33 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

L13 Env_ELU VEd23

+ 38 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -30 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

L14 Env_ELU

VEd23+ 25 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -11 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

Quadro 42 - Verificaccedilatildeo de Esforccedilo Transverso das Lajes da Cobertura

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 39

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 46 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 47 - M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

40

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

No Quadro 43 resume-se o dimensionamento da laje teacuterrea

Figura 48 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 41

Materiais

Armaduras de Flexatildeo Principais Armaduras de Distribuiccedilatildeo C2530

fck = 25 Mpa

b = 1 m

h = 015 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 011 m

Lajes Combinaccedilotildees MEd

[kNm] 120641

120654

Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras 02 As

[cm2m]

Asadotadodist

[cm2m]

Armaduras

LT1 Env_ELU

M11Ed+ 5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

M11Ed- -5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

M22Ed+ 5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

M22Ed- -5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

Quadro 43 - Armaduras de Flexatildeo da Laje Teacuterrea

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

42

4132 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Esforccedilo Transverso

As figuras seguintes representam os diagramas das envolventes mais desfavoraacuteveis do

esforccedilo transverso empregues na verificaccedilatildeo de seguranccedila das lajes

Esforccedilos de Caacutelculo V23 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo V13 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

No Quadro 44 eacute feita a verificaccedilatildeo de seguranccedila da laje ao esforccedilo transverso

Figura 410 - V13 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Eforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Eforccedilos Transversos Negativos

Figura 49 - V23 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Eforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Eforccedilos Transversos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 43

Platibandas 42

421 Dimensionamento

O dimensionamento foi realizado tendo-se considerado os momentos fletores M11 M22 e

M12 e os esforccedilos axiais F11 e F22 de caacutelculo tendo as armaduras sido calculadas com recurso

ao ˝GaLa Reinforcement˝ a partir de aacutebacos de flexatildeo composta

A Figura 411 indica os eixos das lajes das platibandas

422 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Verticais e Horizontais

Nas Figuras seguintes estatildeo indicados esforccedilos das combinaccedilotildees envolventes maacuteximas e

miacutenimas de caacutelculo

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 1 m

h = 015 m

A500

fyk= 500Mpa

Rec= 4 cm

d = 011 m

Lajes Combinaccedilatildeo VEd

[kN] CRdc k ρ1 k1 σcp νmin

VRdc

[kN] Obs

LT1 Env_ELU VEd23

+ 23 012 2 0001 015 0 049 544 Verifica

VEd23- -13 012 2 0001 015 0 049 544 Verifica

Quadro 44 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila ao Esforccedilo Transverso da Laje Teacuterrea

Figura 411 - Eixos Locais das Platibandas

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

Alccedilado Tardoz Alccedilado Esquerdo

Alccedilado Direito Alccedilado Frontal

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

44

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 412 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 413 ndash M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 414 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 45

Esforccedilos de Caacutelculo F11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo F22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Armaduras horizontais e verticais

Na Figura 417 indica-se as armaduras resultantes dos caacutelculos efetuados

Figura 415 - F11 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 416 - F22 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 417 - Corte Transversal Tipo das Platibandas

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

46

423 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo da Fendilhaccedilatildeo

A fendilhaccedilatildeo foi tambeacutem analisada tendo-se constatado que as aberturas satildeo inferiores aos

maacuteximos regulamentares

Muros 43

431 Dimensionamento

O dimensionamento das paredes dos muros foi feito aos Estados Limites Uacuteltimos e de

Utilizaccedilatildeo tendo-se considerado os momentos fletores M11 M22 e M12 e os esforccedilos axiais F11

e F22 de caacutelculo

Na Figura 418 indica-se os eixos locais dos muros da cave

432 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Verticais e Horizontais

Nas Figuras 419 a 423 estatildeo indicados os esforccedilos das combinaccedilotildees envolventes maacuteximas

e miacutenimas necessaacuterios no caacutelculo das armaduras dos muros da cave

Figura 418 - Eixos Locais dos Muros da Cave

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

Alccedilado Esquerdo Alccedilado Tardoz

Alccedilado Direito Alccedilado Frontal

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 47

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

a)

b)

Figura 419 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 421 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 420 - M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

48

Esforccedilos de Caacutelculo F11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

Esforccedilos de Caacutelculo F22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Dimensionamento Orgacircnico

As paredes dos muros comportam-se como vigas-paredes e as armaduras satildeo as indicadas

na Figura 424

a) b)

Figura 423 - F22 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 422 - F11 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 424 - Identificaccedilatildeo das armaduras dos muros

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 49

Simbologia

As aacutereas das armaduras horizontais e verticais dos muros foram calculadas

independentemente nas duas direccedilotildees a partir dos esforccedilos de caacutelculo F11 + M11 e F22 + M22

tal como mostram os aacutebacos das Figuras 425 a 428

Muros do Alccedilado Frontal

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

Armaduras Muros do Alccedilado Lateral Direito

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

ndash Armaduras horizontais superiores e inferiores

ndash Armaduras horizontais

ndash Armaduras verticais

Figura 425 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Frontal

Figura 426 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Lateral Direito

B A+C

B A+C

A

B

C

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

50

Muros do Alccedilado Lateral Esquerdo

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

Muros do Alccedilado Tardoz

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

No Quadro 45 indica-se um quadro resumo das armaduras dos muros

Figura 427 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Lateral Esquerdo

Figura 428 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Tardoz

B

B

A+C

A+C

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 51

Quadro 45 - Armaduras dos Muros

Materiais

Armaduras

Armaduras C2530

fck = 25Mpa

b = 012 m

h = 11 m

A500

fyk =500Mpa

Rec = 4cm

d = 181m

Secccedilotildees Faces

Esforccedilos

de

Caacutelculo

Ashmin

[cm2m]

Ashadotada

[cm2m]

Armaduras

Esforccedilos

de

Caacutelculo

Asvmin

[cm2m]

Asv adotada

[cm2m] Armaduras

Alccedilado

Frontal

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

Alccedilado

Lateral

Direito

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

Alccedilado

Esquerdo

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

Alccedilado

Tardoz

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

433 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Transversais

As figuras seguintes representam os diagramas de esforccedilos transversos mais desfavoraacuteveis

de todos os muros na verificaccedilatildeo ao esforccedilo transverso

Esforccedilos de Caacutelculo V23 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 429 - V23 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Transversos Negativos

B A+C

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

52

Esforccedilos de Caacutelculo V13 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

O Quadro seguinte apresenta a verificaccedilatildeo do esforccedilo transverso resistente maacuteximo das

paredes dos muros

Quadro 46 - Verificaccedilatildeo do Esforccedilo Transverso Resistente Maacuteximo

Materiais

Esforccedilo Transverso Resistente Maacuteximo

C2530

fck= 25 Mpa

b = 025m

h= 185 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 181 m

Muros Combinaccedilatildeo VEd

[kN] acw ν

θ [deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

p1 ENV_ELU 70 1 054 45 1833 Verifica

Na Figura 431 indica-se as armaduras adotadas na secccedilatildeo das paredes dos muros

Figura 431 - Armaduras das Paredes

Figura 430 - V13 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Transversos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 53

434 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo da Fendilhaccedilatildeo

O controlo da fendilhaccedilatildeo foi realizado atraveacutes do programa ˝Gala Reinforcement˝ tendo-

se determinado as dimensotildees maacuteximas das fendas com base nos esforccedilos mais

condicionantes

Em que

es ndash extensatildeo meacutedia dos varotildees

ec ndash extensatildeo do betatildeo

Srm ndash espaccedilamento meacutedio entre fendas

Wm ndash espessura meacutedia das aberturas ao eixo dos varotildees

Wk ndash espessura de caacutelculo das aberturas ao eixo dos varotildees

Ws ndash espessura de caacutelculo das aberturas agrave face da secccedilatildeo

Vigas da Cobertura 44

441 Dimensionamento

O dimensionamento orgacircnico foi realizado a partir de folhas de caacutelculo em ˝Excel˝

recorrendo tambeacutem ao software ˝Gala Reinforcement˝ com base nos esforccedilos de caacutelculo

A Figura 433 indica os eixos locais das vigas

Figura 432 - Controlo de Fendilhaccedilatildeo nos Muros (025 m x 185 m)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

54

442 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Flexatildeo

O dimensionamento em relaccedilatildeo ao estado limite uacuteltimo de flexatildeo de todas as vigas estaacute

resumido no Quadro 47

Na Figura 434 representa-se os diagramas dos momentos fletores referentes agraves

envolventes das combinaccedilotildees de accedilotildees mais desfavoraacuteveis

Figura 434 - Envolvente dos Momentos Fletores das Vigas da Cobertura

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

Figura 433 - Eixos Locais das Vigas

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 55

Materiais

Armaduras de Flexatildeo das Vigas da Cobertura C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Combinaccedilatildeo

MEd

[kNm] μ ω

Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras

V11 385

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-4709 00216 00219 166 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1539 00071 00071 054 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -4858 00223 00226 171 268 84 339 3ϕ12

V121 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-7596 00349 00355 269 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1763 00081 00081 062 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5770 00265 00269 204 268 84 339 3ϕ12

V122 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6023 00277 00280 213 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1229 00099 00100 076 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5770 00284 00288 218 268 84 339 3ϕ12

V123 385

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6023 00277 00280 213 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1027 00047 00047 036 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7846 00360 00367 279 268 84 339 3ϕ12

V131 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-5766 00265 00268 204 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1828 00084 00084 064 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7890 00362 00369 280 268 84 339 3ϕ12

V132 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6177 00284 00288 218 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1262 00058 00058 044 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5766 00265 00268 204 268 84 339 3ϕ12

V133 385

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-8000 00367 00374 284 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 2164 00099 00100 076 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -6177 00284 00288 218 268 84 339 3ϕ12

Quadro 47 - Vigas da Cobertura ndash Armaduras de Flexatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

56

Materiais

Armaduras de Flexatildeo das Vigas da Cobertura C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Combinaccedilatildeo

MEd

[kNm] μ ω

Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras

V141 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-9032 00415 00424 322 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1929 00089 00089 068 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7213 00331 00337 256 268 84 339 3ϕ12

V142 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-7213 00331 00337 256 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1930 00089 00089 068 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -9120 00419 00428 325 268 84 339 3ϕ12

V15 796

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6028 00277 00281 213 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 9169 00421 00430 327 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5622 00258 00262 199 268 84 339 3ϕ12

V161 796

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-11961 00549 00565 429 268 84 452 4ϕ12

12Vatildeo 9150 00420 00429 326 268 84 452 4ϕ12

Apoio Direito -5176 00238 00241 183 268 84 452 4ϕ12

V162 241

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-5694 00261 00265 201 268 84 452 4ϕ12

12Vatildeo -3294 00151 00152 116 268 84 452 4ϕ12

Apoio Direito -11961 00549 00565 429 268 84 452 4ϕ12

V171 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-7325 00336 00342 260 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1723 00079 00079 060 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -6465 00297 00301 229 268 84 339 3ϕ12

V172 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6465 00297 00301 229 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 961 00044 00044 034 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5271 00242 00245 186 268 84 339 3ϕ12

V173 241

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-5271 00242 00245 186 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 502 00023 00023 018 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7007 00322 00327 248 268 84 339 3ϕ12

Quadro 47 - Vigas da Cobertura ndash Armaduras de Flexatildeo (cont)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 57

443 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Esforccedilo Transverso

O dimensionamento das armaduras de corte foi realizado com base na envolvente dos

esforccedilos transversos maacuteximos indicada na Figura 435 a partir de um conjunto de folhas de

caacutelculo em ˝Excel˝

Os resultados estatildeo indicados nos Quadros 48 e 49

Materiais

Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Comb

VEd

[kN]

acw ν θ

[deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

V11 385

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-4766 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 1522 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 4526 1 054 45 802 Verifica

V121 335

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6468 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo -2996 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6141 1 054 45 802 Verifica

V122 335

Apoio

Esquerdo ENV_

ELU

-5624 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2199 1 054 45 802 Verifica

Apoio Direito 5553 1 054 45 802 Verifica

V123 385

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6093 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2494 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 7081 1 054 45 802 Verifica

Quadro 48 - Dimensionamento ao Esforccedilo Transverso das Vigas da Cobertura

Figura 435 - Envolvente dos Esforccedilos Transversos das Vigas da Cobertura

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

58

Materiais

Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Comb

VEd

[kN]

acw ν θ

[deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

V131 335

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6129 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 3131 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6738 1 054 45 802 Verifica

V132 335

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-647 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2234 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 5427 1 054 45 802 Verifica

V133 385

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-7593 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 1998 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6288 1 054 45 802 Verifica

V141 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-7895 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2203 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 7624 1 054 45 802 Verifica

V142 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-7592 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2305 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 7927 1 054 45 802 Verifica

V15 796

Apoio

Esquerdo ENV_

ELU

-5985 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo -693 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6202 1 054 45 802 Verifica

V161 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-10117 1 054 46 802 Verifica

12Vatildeo -10996 1 054 47 802 Verifica

Apo Direito 6350 1 054 48 802 Verifica

V162 241

Ap Esquerdo ENV_

ELU

5268 1 054 49 802 Verifica

12Vatildeo -684 1 054 50 802 Verifica

Ap Direito 8788 1 054 51 802 Verifica

V171 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6557 1 054 52 802 Verifica

12Vatildeo -1933 1 054 53 802 Verifica

Ap Direito 6997 1 054 54 802 Verifica

V172 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6399 1 054 55 802 Verifica

12Vatildeo -1365 1 054 56 802 Verifica

Ap Direito 4762 1 054 57 802 Verifica

V173 241

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6328 1 054 58 802 Verifica

12Vatildeo -4398 1 054 59 802 Verifica

Ap Direito 6576 1 054 60 802 Verifica

Quadro 48 - Dimensionamento ao Esforccedilo Transverso das Vigas da Cobertura (cont)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 59

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas Secccedilotildees Combinaccedilatildeo ρwmin

min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m] max

swA

s

[cm2m]

sw

adoptado

A

s

[cm2m]

Nordm

Ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m)]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

slmaacutex

[mm]

stmaacutex

[mm] Estribos

V11

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 185 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 059 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 175 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V121

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 250 3105 250 2 13 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 116 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 238 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V122

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 218 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 085 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 215 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V123

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 236 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 097 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 274 3105 274 2 14 201 495 495 ϕ8025

V131

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 237 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 121 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 261 3105 261 2 13 201 495 495 ϕ8025

V132

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 251 3105 251 2 13 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 087 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 210 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V133

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 294 3105 294 2 15 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 077 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 243 3105 243 2 12 201 495 495 ϕ8025

Quadro 49 - Armaduras de Esforccedilo Transverso nas Vigas da Cobertura

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

60

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck= 25 Mpa

b= 03 m

h= 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas Secccedilotildees Combinaccedilatildeo ρwmin min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m]

max

swA

s

[cm2m

]

sw

adoptado

A

s

[cm2m]

Nordm

ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m

]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

slmaacutex

[mm]

stmaacutex

[mm] Estribos

V141

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 306 3105 306 2 15 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 085 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 295 3105 295 2 15 201 495 495 ϕ8025

V142

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 294 3105 294 2 15 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 089 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 307 3105 307 2 15 201 495 495 ϕ8025

V15

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 232 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 027 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 240 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V161

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 406 3105 406 2 20 251 495 495 ϕ802

12Vatildeo 00008 240 046 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 273 3105 273 2 14 201 495 495 ϕ8025

V162

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 235 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 032 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 420 3105 420 2 21 251 495 495 ϕ8025

V171

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 325 3105 325 2 16 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 099 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 373 3105 373 2 19 201 495 495 ϕ8025

V172

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 354 3105 354 2 18 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 078 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 284 3105 284 2 14 201 495 495 ϕ8025

Quadro 49 - Armaduras de Esforccedilo Transverso nas Vigas da Cobertura (cont)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 61

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4cm

d = 066 m

Vigas Secccedilotildees Combinaccedilatildeo ρwmin

min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m]

max

swA

s

[cm2m]

sw

adoptado

A

s

[cm2m]

nordm ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

slmaacutex

[mm]

stmaacutex

[mm]

Estribos

V173

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 392 3105 392 2 20 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 283 3105 283 2 14 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 441 3105 441 2 22 251 495 495 ϕ8025

Quadro 49 - Armaduras de Esforccedilo Transverso nas Vigas da Cobertura (cont)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

62

444 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo - Fendilhaccedilatildeo

O dimensionamento aos estados limites de fendilhaccedilatildeo foi efetuado aplicando os criteacuterios

do EC2 atraveacutes de uma folha de caacutelculo em ˝Excel˝ e recorrendo tambeacutem ao software ˝Gala

Reinforcement˝

Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo

Materiais

Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo C2530

fck = 25 Mpa

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

Viga Combinaccedilatildeo fcteff

[MPa] kc k

Act

[cm2m]

Asmins

[cm2m]

V030mx070m ENV_ELU 26 04 1 1050 218

Conclusatildeo Todas as armaduras longitudinais das vigas da cobertura tecircm armaduras

superiores agrave armadura miacutenima de fendilhaccedilatildeo

Espaccedilamentos Maacuteximos dos Varotildees

O limite maacuteximo de abertura de fendas wmax natildeo pode ser superior a 03 mm uma vez que

todas as vigas satildeo da classe de exposiccedilatildeo XC2

A verificaccedilatildeo das aberturas das fendas foi realizada nas secccedilotildees dos apoios das vigas

Na Figura 436 estaacute indicada a verificaccedilatildeo para a secccedilatildeo mais desfavoraacutevel de uma das

vigas tendo-se verificado que a abertura maacutexima eacute de 0279 mm inferior ao valor maacuteximo

admissiacutevel

445 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Deformaccedilatildeo

Uma vez que as vigas foram dimensionadas de modo a satisfazerem os limites vatildeoaltura

de acordo com o EC2 considera-se que as flechas natildeo excedem os limites estabelecidos

Quadro 410 - Vigas de Coberturas - Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo

Figura 436 - Estado Limite de Fendilhaccedilatildeo na Secccedilatildeo do Apoio de uma das Vigas

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 63

Nota Em relaccedilatildeo agraves vigas de fundaccedilatildeo do Edifiacutecio o dimensionamento encontra-se no Anexo I

Pilares 45

451 Dimensionamento

Os pilares foram dimensionados a partir da anaacutelise direta dos ficheiros de resultados dos

esforccedilos NEdx + MEy + MEdz para as combinaccedilotildees mais desfavoraacuteveis determinados no

˝SAP2000˝ em relaccedilatildeo aos estados limites uacuteltimos

O dimensionamento orgacircnico foi feito com recurso agraves expressotildees das secccedilotildees sujeitas agrave

flexatildeo desviada com compressatildeo e ou traccedilatildeo a partir do software ˝Gala Reinforcement˝

considerando para os materiais o betatildeo da classe C2530 e o accedilo das armaduras ordinaacuterias

A500NR

De modo a facilitar o dimensionamento dos pilares criaram-se diferentes grupos com base

nos esforccedilos da mesma ordem de grandeza

a)

b)

Pilares Grupos

Secccedilotildees

[m x m] h

[m] a b

P11

A

035 035 185

P12 035 035 185

P13 035 035 185

P14 035 035 185

P15

B

035 035 185

P16 035 035 185

P17 035 035 185

P18 035 035 185

P19 C

035 035 185

P110 035 035 185

P111 D

035 035 185

P112 035 035 185

Figura 437 - Identificaccedilatildeo dos Grupos de Pilares ndash a) Vista em 3D b) Vista em Planta

Quadro 411 - Grupos e Geometria dos Pilares

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

64

452 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Longitudinais

O dimensionamento foi realizado de modo a verificar se os esforccedilos de caacutelculo para as

combinaccedilotildees de accedilotildees dos estados limites uacuteltimos mais condicionantes eram inferiores agrave

capacidade resistente das secccedilotildees previamente arbitradas (geometria e armaduras)

Os quadros e graacuteficos seguintes resumem o estudo das secccedilotildees dos diferentes grupos de

pilares a partir dos esforccedilos determinados no ˝SAP2000˝ tendo-se recorrido ao ˝Gala

Reinforcement˝ e tambeacutem a folhas elaboradas em ˝Excel˝ para as diferentes verificaccedilotildees

Pilares do Grupo A

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

Quadro 413 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo A

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 1587 kN (Compressatildeo)

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 2315 kN (Compressatildeo)

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wxx2) -15870 4007 1825

ELUT+

(Wy2) -23154 1643 712

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armadura

adotada

035 m x 035 m 245 905 49 8ϕ12

Figura 438 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N= - 1587 kN b) N= - 2315 kN

Quadro 412 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo A

Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 65

Pilares do Grupo B

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

Quadro 415 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo B

Pilares do Grupo C

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 804 kN (Compressatildeo)

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wxx1) -8040 -2080 3922

ELUT+(Wyy1) -10220 -3626 -3583

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armadura

adotada

035 m x 035 m 245 905 49 8ϕ12

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wyy1) -14467 -1189 1836

ELUE1y -10730 7014 1452

Quadro 414 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo B

Figura 439 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 804 kN b) N = - 1022 kN

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100M

z

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 1022 kN (Compressatildeo)

Quadro 416 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo C

Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

66

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

Quadro 417 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo C

Pilares do Grupo D

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armadura

adotada

035 m x 035 m 245 1257 49 4ϕ16+4ϕ12

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wyy1) -11142 -1273 -2928

ELUE1y -9015 1804 937

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 1073 kN (Compressatildeo)

Quadro 418 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo D

Figura 441 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 11142 kN b) N = - 9015 kN

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 mx 035m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 11142 kN (Compressatildeo)

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 mx 035m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 9015 kN (Compressatildeo)

-80

-40

0

40

80

-80 -40 0 40 80

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 14467 kN (Compressatildeo)

Figura 440 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 14467 kN b) N = - 1073 kN

Capacidade

Resistente Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 67

Quadro 419 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo D

Nota As armaduras consideradas para todos os pilares verificam a seguranccedila aos estados

limites uacuteltimos de flexatildeo composta

453 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Transversais (Cintas)

A partir dos esforccedilos transversos maacuteximos das combinaccedilotildees dos estados limites uacuteltimos

foram realizados os caacutelculos para o dimensionamento das armaduras transversais de acordo

com os elementos indicados nos Quadros 420 e 421

Quadro 420 - Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo

Materiais Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo

C2530

fck = 25 Mpa

b = 035 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

Pilares Secccedilotildees

VEdy

[kN]

VEdz

[kN]

acw ν θ [deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

PA 035m x 035m 2348 4087 1 054 45 439 Verifica

PB 035m x 035m 3741 3851 1 054 45 439 Verifica

PC 035m x 035m 1739 1301 1 054 45 439 Verifica

PD 035m x 035m 4596 3133 1 054 45 439 Verifica

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armaduras

adotadas

035 m x 035 m 245 1257 49 4ϕ16+4ϕ12

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

68

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4cm

Grupos

de Pilares Secccedilotildees

ρwmin

min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m]

max

swA

s

[cm2m]

[cm2m]

Nordm

Ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

sclmaacutex

[mm] Estribos

PA 035m x 035m 00008 280 337 3623 337 2 17 335 160 ϕ8015

PB 035m x 035m 00008 280 319 3623 319 2 16 335 160 ϕ8015

PC 035m x 035m 00008 280 154 3623 154 2 14 335 160 ϕ8015

PD 035m x 035m 00008 280 421 3623 421 2 21 335 160 ϕ8015

A Figura 442 representa a pormenorizaccedilatildeo das armaduras nos pilares

Quadro 421 - Cintas nos Pilares

Figura 442 - Armaduras nos Pilares

8ϕ12

Cintas ϕ8015

sw

adoptado

A

s

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 69

454 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo - Fendilhaccedilatildeo

Os estados limites de fendilhaccedilatildeo dos pilares foram analisados pelo ˝Gala Reinforcement˝

e tambeacutem em folhas de caacutelculo em ˝Excel˝

Armaduras Miacutenimas de Fendilhaccedilatildeo

Materiais

Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo C2530 fck= 25Mpa

A500 fyk= 500Mpa

Grupos

de

Pilares

fcteff

[MPa] kc k

Act

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

PA 26 04 1 613 127

PB 26 04 1 613 127

PC 26 04 1 613 127

PD 26 04 1 613 127

Nota Todas as armaduras longitudinais dos pilares tecircm uma armadura superior agrave armadura

miacutenima de fendilhaccedilatildeo verificando assim o estado limite de fendilhaccedilatildeo

Espaccedilamento Maacuteximos dos Varotildees

O limite maacuteximo de abertura de fendas wmax considerado foi de 03 mm uma vez que os

pilares da estrutura pertencem agrave classe de exposiccedilatildeo XC2

A verificaccedilatildeo das aberturas das fendas foi realizada nas secccedilotildees dos pilares conforme

indicado na Figura 442

Quadro 422 - Armaduras Miacutenimas de Fendilhaccedilatildeo dos Pilares

Figura 443 - Estado Limite de Fendilhaccedilatildeo nas Secccedilotildees dos Pilares

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

70

Sapatas 46

461 Dimensionamento

As sapatas foram calculadas segundo os criteacuterios gerais definidos na Memoacuteria Descritiva

De acordo com o que foi referido no preacute-dimensionamento os momentos fletores dos

pilares satildeo absorvidos diretamente pelas vigas de fundaccedilatildeo

As sapatas foram dimensionadas para as combinaccedilotildees raras e apenas para os esforccedilos

axiais provenientes da superestrutura a que se juntaram tambeacutem os pesos proacuteprios e da terra

sobre as sapatas

O caacutelculo das armaduras foi feito pelo Meacutetodo de Labelle a partir das seguintes expressotildees

462 Estados Limites Uacuteltimos ndash Resistecircncia agrave Rotura por Corte

Os Quadros 423 424 e 425 resumem todas verificaccedilotildees realizadas no caacutelculo das

sapatas

( )

8 ( )

tsd x osx bsd

syd syd

F A aA N

f B d f B

(Eq 41)

( )

8 ( )

tsd y osy bsd

syd syd

F B aA N

f B d f A

(Eq 42)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 71

Quadro 423 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila do Solo ndash Combinaccedilotildees Siacutesmicas

Sapatas

Betatildeo C2530

fcd = 167 Mpa

Accedilo A500

fyd = 435 Mpa Peso

de

Terra

[kN]

Peso

da

Sapata

[kN]

Combinaccedilatildeo Siacutesmica

Verificaccedilatildeo

Geometria Combinaccedilatildeo

Siacutesmica

A

[m]

B

[m]

H

[m]

H1

[m]

ao

[m]

bo

[m] Combinaccedilotildees

F3

[kN]

Nb

[kN] σsolo

[kNm2]

2σadm

[kNm2] σsolo le 2σadm Raacutecio

S11 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 10156 11847 7582 500 Verifica 015

S12 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 18417 20107 12868 500 Verifica 026

S13 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 19366 21056 13476 500 Verifica 027

S14 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 11036 12726 8145 500 Verifica 016

S15 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 16485 18175 11632 500 Verifica 023

S16 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 16372 18062 11560 500 Verifica 023

S17 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 10002 11692 7483 500 Verifica 015

S18 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 19535 21225 13584 500 Verifica 027

S19 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 25289 26980 17267 500 Verifica 035

S110 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 14129 15819 10124 500 Verifica 020

S21 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 4341 6032 3860 500 Verifica 008

S22 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 7219 8909 5702 500 Verifica 011

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

72

Quadro 424 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila do Solo ndash Combinaccedilotildees Raras

Sapatas

Betatildeo C2530

fcd = 167 MPa

Accedilo A500

fyd = 435 MPa Peso

de

Terra

[kN]

Peso

das

Sapata

s

[kN]

Combinaccedilatildeo Rara Verificaccedilatildeo

Geometria Combinaccedilatildeo Rara

A

[m]

B

[m]

H

[m]

H1

[m]

ao

[m]

bo

[m] Combinaccedilotildees

F3

[kN]

Nb

[kN]

σsolo

[kNm2]

σadm

[kNm2]

σsolole σadm Raacutecio

S11 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wxx1) 12505 14196 9085 250 Verifica 036

S12 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wyy1) 18620 20310 12999 250 Verifica 052

S13 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wyy1) 19575 21265 13610 250 Verifica 054

S14 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wyy1) 13704 15394 9852 250 Verifica 039

S15 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wxx1) 16775 18465 11817 250 Verifica 047

S16 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wyy1) 16850 18540 11865 250 Verifica 047

S17 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wy1) 12393 14083 9013 250 Verifica 036

S18 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wx1) 19613 21303 13634 250 Verifica 055

S19 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wyy1) 27681 29371 18797 250 Verifica 075

S110 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_Wx1(T-) 14548 16238 10393 250 Verifica 042

S111 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T+(Wy1) 6943 8634 5525 250 Verifica 022

S112 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T+(Wy1) 11365 13055 8355 250 Verifica 033

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 73

Sapatas

Peso

das

Sapatas

[kN]

Peso

de

Terra

[kN]

Esforccedilos da Estrutura Armaduras Direccedilatildeo X Armaduras Direccedilatildeo Y

Combinaccedilatildeo

Siacutesmica

Combinaccedilatildeo

Fundamental

Comb

Siacutesmica

Comb

Fund ArmX

Comb

Siacutesmica

Comb

Fund ArmY

Comb

(ELU)

F3

[kN]

Nbsd

[kN]

Comb

(ELU)

F3

[kN]

Nbsd

[kN]

Asxcalculo

[cm2m]

Asxcalculo

[cm2m]

Asy calculo

[cm2m]

Asy calculo

[cm2m]

S11 1172 518 E1x 10156 11847 T-(Wxx1) 17666 19357 091 148 ϕ12015 091 148 ϕ12015

S12 1172 518 E1x 18417 19588 SC1+SC2

(T+)

25289 26980 150 207 ϕ12015 150 207 ϕ12015

S13 1172 518 E1x 19366 20538 SC1+SC2

(T+)

25289 26980 157 207 ϕ12015 157 207 ϕ12015

S14 1172 518 E1x 11036 12208 T-(Wyy1) 19305 20996 094 161 ϕ12015 094 161 ϕ12015

S15 1172 518 E1x 16485 17657 SC1+SC2

(T+)

22669 24359 135 187 ϕ12015 135 187 ϕ12015

S16 1172 518 E1x 16372 17544 SC1+SC2

(T+)

22832 24523 134 188 ϕ12015 134 188 ϕ12015

S17 1172 518 E1x 10002 11174 T-(Wy1) 17664 19354 086 148 ϕ12015 086 148 ϕ12015

S18 1172 518 E1x 19535 20707 SC1+SC2

(T+)

26381 28071 159 215 ϕ12015 159 215 ϕ12015

S19 1172 518 E1x 25289 26461 T-(Wyy1) 37752 39442 203 302 ϕ12015 203 302 ϕ12015

S110 1172 518 E1x 14129 15301 SC2

(Wx1T-)

19716 21406 117 164 ϕ12015 117 164 ϕ12015

S111 1172 518 E1x 4341 5513 T+(Wy1) 10247 11937 042 091 ϕ12015 042 091 ϕ12015

S112 1172 518 E1x 7219 8390 T+(Wy1) 16327 18017 064 138 ϕ12015 064 138 ϕ12015

Quadro 425 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila das Sapatas

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

75

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

O dimensionamento da estrutura do piso metaacutelico consistiu na verificaccedilatildeo de seguranccedila

dos pilares e das vigas que formam esta estrutura a partir dos esforccedilos de caacutelculo

determinados no ˝SAP2000˝

Foram realizadas todas as verificaccedilotildees de seguranccedila para as secccedilotildees transversais e para os

elementos conforme o EC3

Recorreu-se tambeacutem ao programa ˝SemiComp˝ e a folhas de caacutelculo em ˝Excel˝ de modo

a comparar os resultados obtidos nas diversas verificaccedilotildees

O piso metaacutelico eacute constituiacutedo por um esqueleto formado por pilares e vigas principais com

perfis IPE100 e vigas secundaacuterias cujos perfis satildeo T50x6

Todo este conjunto estaacute ligado por um pavimento em accedilo em chapa xadrez 57 mm

Dimensionamento 51

511 Caracteriacutesticas Geomeacutetricas e Propriedades das Secccedilotildees Transversais

A verificaccedilatildeo da resistecircncia das secccedilotildees foi realizada a partir das caracteriacutesticas

geomeacutetricas dos perfis com base nas informaccedilotildees recolhidas na tabela de perfis laminados da

˝Arbed˝

Nos Quadros 51 e 52 indicam-se as carateriacutesticas geomeacutetricas dos perfis metaacutelicos

utilizados

Figura 51 - Vista em 3D do Piso Metaacutelico

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

76

Quadro 51 - Propriedades e Caracteriacutesticas Geomeacutetricas - Perfil IPE 100

fy

[MPa]

E

[MPa]

G

[kgm]

L

[m]

h

[mm]

b

[mm]

tw

[mm]

tf

[mm]

A

[mm2]

r

[mm]

235 210 81 168 100 55 41 57 1032 7

Eixo de Maior ineacutercia y-y Eixo de Menor Ineacutercia z-z Iy

[cm4]

Wely

[cm3]

Wply

[cm3]

iy

[cm]

Avz

[cm2]

Iz

[cm4]

Welz

[cm3]

Wplz

[cm3]

iz

[cm]

Avy

[cm2]

It

[cm4]

Iw

[cm6]

171 342 3941 407 508 1592 579 915 124 508 12 350

Quadro 52 - Propriedades e Carateriacutesticas Geomeacutetricas - Perfil T50x6

fy

[MPa]

E

[MPa]

G

[kgm]

L

[m]

h

[mm]

b

[mm]

s = t

[mm]

r

[mm]

A

[mm2]

235 210 444 06 50 50 6 6 564

Eixo x-x Eixo y-y

_ Ix

[cm4]

IxVx

[cm3]

ix

[cm]

Iy

[cm4]

IyVy

[cm3]

iy

[cm]

121 336 146 606 242 103

512 Classificaccedilatildeo da Classe das Secccedilotildees Transversais

Os Quadros 53 e 54 referem todos os passos empregues na classificaccedilatildeo das classes das

secccedilotildees transversais

Material Classificaccedilatildeo do Banzo Classificaccedilatildeo da Alma Classe agrave

Flexatildeo

+ Compressatildeo Accedilo S235 JR

fy = 235 MPa

ɛ= 1

c

[mm] c tf 9 ɛ

c

[mm] c tw 33 ɛ

1845 32 9 Banzo da

Classe 1 746 182 33

Alma da

Classe 1 1

Quadro 54 - Classificaccedilatildeo das Secccedilotildees do Perfil T50 x 6

Material Classificaccedilatildeo do Banzo Classificaccedilatildeo da Alma Classe agrave

Flexatildeo Accedilo 235 JR

fy = 235 MPa

ɛ= 1

c

[mm] c t 9 ɛ

c

[mm] c t 33 ɛ

16 27 10 Banzo da

Classe 1 38 63 33

Alma da

Classe 1 1

Quadro 53 - Classificaccedilatildeo das Secccedilotildees do Perfil IPE 100

f

c9 ε

t

w

c33 ε

t

f

c9 ε

t

w

c33 ε

t

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 77

Dimensionamento das Secccedilotildees Transversais e dos Elementos dos Pilares e das 52

Vigas

Os elementos que constituem os pilares e as vigas foram dimensionados recorrendo aos

processos indicados no Quadro 55

Quadro 55 - Processos utilizados no dimensionamento da Estrutura Metaacutelica

Processos de Caacutelculo Resistecircncia das Secccedilotildees

Transversais

Resistecircncia dos

Elementos

1 ndash Folha de Caacutelculo

em ˝Excel˝

Esforccedilo Axial de Compressatildeo

Momento Fletor e Esforccedilo

Transverso

Flexatildeo Composta

Flexatildeo Desviada

Flexatildeo Composta com

Esforccedilo Transverso

Encurvadura por

Compressatildeo

Encurvadura Lateral

Flexatildeo Composta

com Compressatildeo

2 ndash ˝SAP 2000˝

3 ndash ˝SemiComp˝

(+˝LTBeam˝)

4 ndash Comparaccedilatildeo dos

Resultados

Dimensionamento dos Pilares IPE 100 53

Estados Limites Uacuteltimos - Verificaccedilatildeo da Resistecircncia das Secccedilotildees e dos Elementos

mais solicitados

Foi realizada uma anaacutelise aos estados limites uacuteltimos dos perfis IPE100 que constituem os

montantes da estrutura metaacutelica tendo-se escolhido o pilar com maior raacutecio obtido no

programa de elementos finitos

No Quadro 56 apresentam-se os raacutecios de todos os pilares para a combinaccedilatildeo

condicionante dos estados limites uacuteltimos

Quadro 56 - Raacutecios dos Pilares

Nordm

Barra Perfil Tipo Combinaccedilotildees Raacutecio

537 IPE100 Pilar ELU 037

549 IPE100 Pilar ELU 034

528 IPE100 Pilar ELU 033

582 IPE100 Pilar ELU 032

534 IPE100 Pilar ELU 032

562 IPE100 Pilar ELU 030

552 IPE100 Pilar ELU 029

525 IPE100 Pilar ELU 028

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

78

Quadro 56 - Raacutecios dos Pilares (cont)

Nordm

Barra Perfil Tipo Combinaccedilotildees Raacutecio

585 IPE100 Pilar ELU 028

565 IPE100 Pilar ELU 026

513 IPE100 Pilar ELU 025

517 IPE100 Pilar ELU 025

515 IPE100 Pilar ELU 024

541 IPE100 Pilar ELU 022

545 IPE100 Pilar ELU 022

520 IPE100 Pilar ELU 022

532 IPE100 Pilar ELU 022

554 IPE100 Pilar ELU 022

539 IPE100 Pilar ELU 022

558 IPE100 Pilar ELU 021

533 IPE100 Pilar ELU 021

524 IPE100 Pilar ELU 021

504 IPE100 Pilar ELU 021

543 IPE100 Pilar ELU 021

522 IPE100 Pilar ELU 021

556 IPE100 Pilar ELU 021

502 IPE100 Pilar ELU 020

478 IPE100 Pilar ELU 020

490 IPE100 Pilar ELU 019

560 IPE100 Pilar ELU 019

547 IPE100 Pilar ELU 019

530 IPE100 Pilar ELU 019

506 IPE100 Pilar ELU 018

482 IPE100 Pilar ELU 017

480 IPE100 Pilar ELU 017

481 IPE100 Pilar ELU 017

487 IPE100 Pilar ELU 017

498 IPE100 Pilar ELU 017

580 IPE100 Pilar ELU 017

496 IPE100 Pilar ELU 016

493 IPE100 Pilar ELU 015

477 IPE100 Pilar ELU 015

574 IPE100 Pilar ELU 010

579 IPE100 Pilar ELU 008

567 IPE100 Pilar ELU 007

571 IPE100 Pilar ELU 007

569 IPE100 Pilar ELU 007

572 IPE100 Pilar ELU 006

483 IPE100 Pilar ELU 006

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 79

Esforccedilos de Caacutelculo para a combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel

Os esforccedilos de caacutelculo do pilar com maior raacutecio correspondente agrave combinaccedilatildeo mais

desfavoraacutevel estatildeo indicados na Figura 53 e no Quadro 57

Diagramas de Esforccedilos de Caacutelculo

NEd

[kN]

MyEd

[kNm]

MzEd

[kNm]

VyEd

[kN]

VzEd

[kN]

Quadro 57 - Esforccedilos de Caacutelculo mais desfavoraacuteveis na secccedilatildeo do Pilar

Esforccedilos Atuantes de Caacutelculo

NED

[kN]

MyED

[kNm]

MzED

[kNm]

VyEd

[kN]

VzEd

[kN]

-2676 -013 -012 -007 -008

Figura 53 - Diagramas de Esforccedilos de Caacutelculo

Figura 52 ndash Raacutecios de Dimensionamento da Combinaccedilatildeo mais condicionante do pilar IPE100

˝SAP 2000˝

Nordm

Barra Perfil Tipo Comb Raacutecio

537 IPE100 Pilar ELU 037

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

80

531 Processos de Caacutelculo

1ordm Processo - Dimensionamento pelas Folhas de Caacutelculo em ˝Excel˝

O dimensionamento em ˝Excel˝ permitiu proceder agraves seguintes verificaccedilotildees

Resistecircncia das Secccedilotildees Transversais

Quadro 58 ndash Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Axial de Compressatildeo

Quadro 59 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo

Quadro 510 - Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Transverso

Esforccedilo Transverso

Eixo y-y Eixo z-z Encurvadura por Esforccedilo

Transverso

VyEd

[kN]

VplyRd

[kN]

VzED

[kN]

VplzRd

[kN]

ɛ η

007 6892 0001 Verifica 008 6895 0001 Verifica 244 1 1 72 Verifica

Esforccedilo Axial de Compressatildeo

NED(-)

[kN]

NcRd

[kN]

2676 24252 011 Verifica

Momento Fletor

Eixo y-y Eixo z-z

MyED

[kNm]

Mplrdy

[kNm]

yEd

cyRd

M

M

yEd

cyRd

10M

M

MzED

[kNm]

MplzRd

[kNm]

zEd

czRd

M

M

zEd

czRd

10M

M

013 926 001 Verifica 012 215 013 Verifica

Ed

cRd

N

N

Ed

cRd

10N

N

yEd

cyRd

V

V

yEd

cyRd

10V

V

zEd

czRd

V

V

zEd

czRd

10V

V

w

w

h

t

ε72 times

η

w

w

h ε 72 times

t η

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 81

Quadro 511 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Composta (M+N)

Flexatildeo Composta (M+N)

Eixo y-y Eixo z-z

1ordf Condiccedilatildeo 2ordf Condiccedilatildeo

Natildeo eacute

necessaacuterio

minorar o

MplRd

Natildeo eacute

necessaacuterio

minorar o

MplRd

025NplRd NEd le 025 NplRd

6063 Verifica 4818 Verifica 9261 0014 Verifica 9635 Verifica 215 006 Verifica

Quadro 512 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Desviada

Flexatildeo Composta com Esforccedilo Transverso (M+N+V)

Eixo y-y Eixo z-z

ρy

1ordf Condiccedilatildeo 2ordf Condiccedilatildeo Natildeo eacute necessaacuterio

minorar o MplRd n le 020 05VRd VEd le 05VRd

Natildeo eacute necessaacuterio

minorar o MplRd

025 NRd NEd le 025 NRd 05VRd VEd le 05VRd MNVyRd le MplyRd MNVzRd le MplzRd

1 6063 Verifica 3446 Verifica 926 Verifica 3447 Verifica 215

Flexatildeo Desviada

α = 5n 1 yEd zEd

NyRd NzRd

M M

M M

yEd zEd

NyRd NzRd

10M M

M M

2 1 0056 Verifica

w w

M0

05 h t

w wEd

M0

05 h t

γN

NyRd plyRd=M M

yEd

NyRd

M

M

yEd 10

NyRd

M

M w w y

M0

h t

γ

f w w yEd

M0

h t

γ

fN

NzRd plzRd=M M

zEd

NzRd

M

M

zEd10

NzRd

M

M

Quadro 513 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Composta com Esforccedilo Transverso (M+N+V)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

82

Elementos Uniformes Comprimidos - Colunas

Curva de Encurvadura Encurvadura segundo o Eixo mais Resistente y-y Encurvadura segundo o Eixo menos Resistente z-z

h

b

tf

[mm]

Curva

eixo

y-y

Curva

eixo

z-z

βA λ1 αy Lcry λy y

y y 02y

NbyRd

[kN]

Ed

byRd

10N

N αz Lcrz λz

z

z z z 02

NbRdz

[kN]

Ed

bzRd

10N

N

18 57 a b 1 939 021 168 413 044 062 094 Verifica 2285 Verifica 034 168 1355 14 175 036 Verifica 8831 Verifica

Elementos Uniformes em Flexatildeo - Resistecircncia agrave Encurvadura

Encurvadura Lateral

Tipo de

diagrama de

Momentos em y

kz C1 Mcr

[kNm]

Wy

[cm3] LT

LT0

LT LT0

h

b

Curva de

Encurv

Lateral

αLT β LT LT

MbRdy

[kNm]

Ed

bRdy

10M

M

10 188 23 3941 064 04

Com risco de

bambeamento 182 b 034 075 070 090 832 Verifica

Quadro 514 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura por Compressatildeo

Quadro 515 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura Lateral

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 83

Resistecircncia do Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo ndash Colunas - Viga

Quadro 518 - Flexatildeo Composta com Compressatildeo

c) Flexatildeo Composta com Compressatildeo Colunas - Viga

Eq661 le 1

Eq662 le 1

012 001 0029 016 Verifica 030 0014 0048 037 Verifica

a) Caacutelculo dos Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes

a1) Cmy - Flexatildeo na direccedilatildeo do Eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo z-z

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de

Diagramas de

Momentos

Tipo de

Carga Ѱy Cmy

168 0 013 Linear Uniforme 0 06

a2) Cmz - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo z-z e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Lz

[m]

MEdzesq

[kNm]

MEdzdir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱz Cmz

168 0 012 Linear Uniforme 0 06

a3) CmLT - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱy CmLT

168 0 013 Linear Uniforme 0 06

b) Fatores de Interaccedilatildeo kij ndash Meacutetodo

Alternativo 2

kyy kyz kzy kzz

06 051 091 085

Ed

y

y

M1

A

χγ

N

f

yEd

yyply y

LTM1

k

χγ

M

W fzEd

yzplz y

M1

k timestimes

γ

M

W f

yEd zEdEdyy yz

ply plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA times times

χ χ timesγ γ γ

y y

y

M MN

f W f W f

Ed

y

z

M1

A

χγ

N

fyEd

zyply y

LTM1

k timestimes

χ timesγ

M

W fzEd

zzplz y

M1

k times

γ

M

W f

yEd zEdEdzy zz

ply y plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA

χ χγ γ γ

y

z

M MN

f W f W f

Quadro 517 - Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes Quadro 516 ndash Fatores de Interaccedilatildeo kij

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

84

2ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelo ˝SAP2000˝

Apresenta-se na Figura 54 os resultados do dimensionamento da folha de caacutelculo do

˝SAP2000˝ que inclui os seguintes itens

1 ndash Identificaccedilatildeo do nordm da barra perfil comprimento combinaccedilatildeo de accedilatildeo classe de secccedilatildeo

2 ndash Caracteriacutesticas e propriedades geomeacutetricas do perfil

3 ndash Esforccedilos de caacutelculo para a combinaccedilatildeo que conduz a um maior raacutecio

4 ndash Dimensionamento da secccedilatildeo agrave flexatildeo composta com compressatildeo

5 ndash Dimensionamento agrave encurvadura por compressatildeo

6 e 7 ndash Dimensionamento agrave encurvadura lateral

8 ndash Fatores de Interaccedilatildeo

1

2

3

4

5

Figura 54 - Folha de Dimensionamento do ˝SAP2000 ˝ para o Pilar IPE100 mais solicitado

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 85

3ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelo ˝SemiComp˝

Este software foi utilizado para a verificaccedilatildeo da secccedilatildeo mais esforccedilada e tambeacutem do

elemento agrave flexatildeo composta com compressatildeo conforme os resultados indicados nas Figuras

55 56 e 57

6

7

8

Figura 54 - Folha de Dimensionamento do ˝SAP2000 ˝ para o Pilar IPE100 mais solicitado (cont)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

86

Verificaccedilatildeo da Secccedilatildeo

Figura 55 - Folha de Caacutelculo do ˝SemiComp˝ - Verificaccedilatildeo da Secccedilatildeo Transversal

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 87

Verificaccedilatildeo do Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo

Figura 56 - Folha de Caacutelculo do ˝SemiComp˝ - Verificaccedilatildeo para o Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

88

Nota Para a utilizaccedilatildeo do software ˝SemiComp˝ foi necessaacuterio determinar previamente o

momento criacutetico tendo-se utilizado para esta finalidade o software ˝LTBeam˝ cujo

resultado estaacute indicado na Figura 57

532 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Verificaccedilatildeo de Seguranccedila aos Estados Limites de

Deformaccedilatildeo

A verificaccedilatildeo de seguranccedila aos estados limites de utilizaccedilatildeo foi determinada com base nos

deslocamentos horizontais nas direccedilotildees x e y determinados no ˝SAP2000˝

No Quadro 519 apresentam-se os deslocamentos maacuteximos e os valores admissiacuteveis para o

pilar mais condicionante

Quadro 519 - Deslocamento Horizontal Maacuteximo do Pilar

Elemento H300

[cm]

δx

[cm] δx le H300

δy

[cm] δy le H300

Pilar

IPE100 168300 = 056 0008 Verifica 0015 Verifica

A verificaccedilatildeo de seguranccedila aos estados limites de utilizaccedilatildeo foi realizada com base nos

deslocamentos horizontais nas direccedilotildees x e y determinados no ˝SAP2000˝

Figura 57 - Determinaccedilatildeo do Momento Critico - ˝LTBeam˝

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 89

52 Dimensionamento das Vigas IPE 100

Estados Limites Uacuteltimos - Verificaccedilatildeo da Resistecircncia das Secccedilotildees e dos Elementos

mais solicitados

No dimensionamento aos estados limites uacuteltimos das vigas dos perfis IPE100 foi escolhida

a viga com maior raacutecio para a combinaccedilatildeo mais condicionante

No Quadro 520 apresentam-se os raacutecios de todas as vigas para a combinaccedilatildeo desfavoraacutevel

dos estados limites uacuteltimos

Quadro 520 - Raacutecios das Vigas

Nordm Barra Perfil Tipo Combinaccedilotildees Raacutecios

623 IPE100 Viga ELU 038

622 IPE100 Viga ELU 037

188 IPE100 Viga ELU 037

150 IPE100 Viga ELU 036

148 IPE100 Viga ELU 036

187 IPE100 Viga ELU 035

162 IPE100 Viga ELU 035

175 IPE100 Viga ELU 035

189 IPE100 Viga ELU 035

186 IPE100 Viga ELU 034

174 IPE100 Viga ELU 034

161 IPE100 Viga ELU 033

163 IPE100 Viga ELU 033

176 IPE100 Viga ELU 033

173 IPE100 Viga ELU 032

160 IPE100 Viga ELU 032

201 IPE100 Viga ELU 029

200 IPE100 Viga ELU 029

202 IPE100 Viga ELU 028

199 IPE100 Viga ELU 028

140 IPE100 Viga ELU 020

139 IPE100 Viga ELU 020

178 IPE100 Viga ELU 019

177 IPE100 Viga ELU 019

165 IPE100 Viga ELU 018

164 IPE100 Viga ELU 018

781 IPE100 Viga ELU 018

780 IPE100 Viga ELU 018

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

90

Esforccedilos de Caacutelculo para a combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel

Na Figura 59 e no Quadro 521 apresentam-se os esforccedilos de caacutelculo da viga com maior

raacutecio correspondente agrave combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel

531 Diagramas de Esforccedilos de Caacutelculo

MyEd [kNm]

[k]

VzEd [kN]

Quadro 521 - Esforccedilos de Caacutelculo mais desfavoraacuteveis na secccedilatildeo da Viga

NED

[kN]

MyED

[kNm]

MzED

[kNm]

VyEd

[kN]

VzEd

[kN]

Sem

significado 337

Sem

significado

Sem

significado -1046

Figura 59 - Diagramas de Esforccedilos na Viga

Figura 58 - ˝SAP2000˝ - Raacutecios de Dimensionamento da Viga mais solicitada

Nordm

Barra Perfil Tipo Comb Raacutecio

623 IPE100 Viga ELU 038

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 91

533 Processos de Caacutelculo

1ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelas Folhas de Caacutelculo em ˝Excel˝

Verificaccedilotildees realizadas para a viga - IPE100

Resistecircncia das Secccedilotildees Transversais

Quadro 522 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo

Quadro 523 - Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Transverso

Esforccedilo Transverso

Eixo z-z Encurvadura por Esforccedilo

Transverso

VzEd

[kN]

VplzRd

[kN]

ɛ η

1046 6895 0152 Verifica 244 1 1 72 Verifica

Momento Fletor

Eixo y-y

MyEd

[kNm]

Mplrdy

[kNm]

yEd

cyRd

10M

M

337 926 036 Verifica

yEd

cyRd

M

M

zEd

czRd

V

V

zEd

czRd

10V

V

w

w

h

t

ε72 times

η

w

w

h ε 72 times

t η

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

92

Resistecircncia do Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo ndash Colunas-Viga

Elementos Uniformes em Flexatildeo

Encurvadura Lateral

Tipo de

Diagrama de

Momentos em y

ψ C1 kz Mcr

[kNm]

Wy

[cm3]

Curva de

Encurv

Lateral

MbyRd

0 188 1 2372 3941 063 04 Com risco de

Bambeamento 182 b 034 08 069 091 839 040 Verifica

a) Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes

a1) Cmy - Flexatildeo na direccedilatildeo do Eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo z-z

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de

Diagramas de

Momentos

Tipo de

Carga Ѱy Cmy

161 0 337 Linear Uniforme 0 06

a2) Cmz - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo z-z e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Lz

[m]

MEdzesq

[kNm]

MEdzdir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱz Cmz

161 0 0 - Uniforme 0 0

a3) CmLT - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱy CmLT

161 0 337 Linear Uniforme 0 06

b) Fatores de Interaccedilatildeo kij ndash Meacutetodo

Alternativo 2

kyy kyz kzy kzz

06 0 10 0

Quadro 524 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura Lateral

LT LT0 LT LT0 h

b LT LTΦ LTEd

byRd

M

MEd

byRd

10M

M

Quadro 526 - Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes Quadro 525 - Fatores de Interaccedilatildeo kij

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 93

Quadro 527 - Flexatildeo Composta Com Compressatildeo

a) Flexatildeo Composta com Compressatildeo Colunas - Viga

Eq661 le 1

Eq662 le 1

0 0241 0 0241 Verifica 0 0402 0 0402 Verifica

yEd

yyply y

LTM1

k

χγ

M

W fEd

y

y

M1

A

χγ

N

fzEd

yzplz y

M1

k timestimes

γ

M

W f

yEd zEdEdyy yz

ply plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA times times

χ χ timesγ γ γ

y y

y

M MN

f W f W fEd

y

z

M1

A

χγ

N

f

zEdzy

ply y

LTM1

k

χγ

M

W fzEd

zzplz y

M1

k times

γ

M

W f

yEd zEdEdzy zz

ply y plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA

χ χγ γ γ

y

z

M MN

f W f W f

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

94

2ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelo˝ SAP2000˝

Na Figura 510 apresentam-se alguns dos resultados do dimensionamento da folha de

caacutelculo do ˝SAP2000˝ utilizados na verificaccedilatildeo das secccedilotildees transversais da viga mais

esforccedilada bem como no estudo da encurvadura lateral (bambeamento)

De acordo com os diagramas de esforccedilos de caacutelculo momentos fletores e esforccedilos

transversos mais desfavoraacuteveis estudaram-se os trecircs troccedilos em que a viga ao bambeamento

Estados Limites Uacuteltimos

1ordmTroccedilo

2ordmTroccedilo

3ordmTroccedilo

Figura 510 - Folhas de Dimensionamento do ˝SAP2000˝ para a Viga IPE100

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 95

Verificaccedilotildees

Os Quadros 528 e 529 apresentam as verificaccedilotildees realizadas

Quadro 528 - Valores dos Esforccedilos em cada Troccedilo da Viga

Troccedilos Mcr

[kNm]

MbRd

[kNm]

1ordm 10483 914

2ordm 5534 880

3ordm 20371 923

Quadro 529 - Raacutecios das Secccedilotildees mais Esforccediladas e da Encurvadura da Viga

Raacutecios ndash Verificaccedilotildees

Secccedilotildees mais Esforccediladas Encurvadura

da Viga

Ed

Rd

N

N

y Ed

y Rd

M

M

z Ed

z Rd

V

V

z Ed

z Rd

M

M

y Ed

y bRd

M

M

Sem

Significado

3370363

926

10420152

6867

Sem

Significado 337

038288

Nota Uma vez que NEd eacute igual a zero e VEd le 05VRd os momentos resistentes de caacutelculo natildeo

satildeo minorados pela presenccedila deste esforccedilo

4ordm Quadro Comparativo

Nos Quadros 530 e 531 apresentam-se a comparaccedilatildeo dos diferentes resultados obtidos

Quadro 530 - Raacutecios na Viga

Folhas de

Caacutelculo ˝SAP2000˝

y Ed

y Rd

M

M 036 036

z Ed

z Rd

V

V 0152 0152

Quadro 531 - Raacutecios na Viga

Folhas de

Caacutelculo ˝SAP2000˝

Mcr

1ordm Troccedilo 15315 10483

2ordm Troccedilo 5970 5534

3ordm Troccedilo 23238 20371

MbRd

1ordm Troccedilo 926 9143

2ordm Troccedilo 926 88

3ordm Troccedilo 926 923

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

96

Conclusotildees Verifica-se no Quadro 530 que os resultados do dimensionamento pelos dois

processos conduzem a valores da mesma ordem de grandeza e inferiores agrave

unidade

Estados Limites de Serviccedilo

A verificaccedilatildeo da seguranccedila aos estados limites de utilizaccedilatildeo foi realizada com base nos

deslocamentos verticais maacuteximos para a combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel conforme se indica

na Figura 511

Quadro 532 - Deslocamento Maacuteximo da Viga

Elemento δmaxSAP2000

[cm]

δmaxEC3 = L300

[cm] δmaxSAP2000 le L300

Viga

IPE100 017 161300 = 054 Verifica

53 Ligaccedilotildees

534 Ligaccedilotildees Soldadas

As ligaccedilotildees soldadas foram dimensionadas de acordo com a informaccedilatildeo indicada na

Memoacuteria Descritiva

A Figura 512 apresenta o aacutebaco que permite de um modo simples proceder ao

dimensionamento dos cordotildees das soldaduras de acircngulo

Figura 511 - Deslocamento Maacuteximo da Viga para a Combinaccedilatildeo ELServiccedilo

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 97

Figura 512 - Aacutebaco de Dimensionamento dos Cordotildees de Soldadura de acircngulo S235 JR

Ligaccedilatildeo do Pilar ndash Viga (Soldada)

LOADS

Case Manual calculations

Mb2Ed = -337 [kNm] Bending moment in the left beam

Vb2Ed = -1046 [kN] Shear force in the left beam

Nb2Ed = -013 [kN] Axial force in the left beam

Mc2Ed = -012 [kNm] Bending moment in the upper column

Vc2Ed = -008 [kN] Shear force in the upper column

Nc2Ed = -2676 [kN] Axial force in the upper column

RESULTS

WEB PANEL - SHEAR Mb1Ed = 000 [kNm] Bending moment (right beam) [53(3)]

Mb2Ed = -337 [kNm] Bending moment (left beam) [53(3)]

Vc1Ed = 000 [kN] Shear force (lower column) [53(3)]

Vc2Ed = -008 [kN] Shear force (upper column) [53(3)]

z = 94 [mm] Lever arm [625]

VwpEd = (Mb1Ed - Mb2Ed) z - (Vc1Ed - Vc2Ed) 2

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 50 100 150 200 250 300

FwR

d [

kN]

L [mm] - Comprimento de cordatildeo

Cordotildees de Soldadura em Accedilo S235 JR

a=12mm

a=11mm

a=10mm

a=9mm

a=8mm

a=7mm

a=6mm

a=5mm

a=4mm

a=3mm

Figura 513 - Pormenor em 3D da ligaccedilatildeo Pilar - Viga

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

98

VwpEd = 3570 [kN] Shear force acting on the web panel [53(3)]

Avs = 508 [cm2] Shear area of the column web EN1993-1-1[626(3)]

Avc = 508 [cm2] Shear area EN1993-1-1[626(3)]

ds = 94 [mm] Distance between the centroids of stiffeners [6261(4)]

MplfcRd = 010 [kNm] Plastic resistance of the column flange for bending [6261(4)]

MplstuRd = 012 [kNm] Plastic resistance of the upper transverse stiffener for bending [6261(4)]

MplstlRd = 012 [kNm] Plastic resistance of the lower transverse stiffener for bending [6261(4)]

VwpRd = 09 ( Avsfywc ) (3 M0) + Min(4 MplfcRd ds (2 MplfcRd + MplstuRd + MplstlRd) ds) VwpRd = 6656 [kN] Resistance of the column web panel for shear [6261]

VwpEd VwpRd le 10 054 lt 100 verified (054)

WELD RESISTANCE Aw = 1700 [cm

2] Area of all welds [4532(2)]

Awy = 1103 [cm2] Area of horizontal welds [4532(2)]

Awz = 597 [cm2] Area of vertical welds [4532(2)]

Iwy = 28893 [cm4] Moment of inertia of the weld arrangement with respect to the hor axis [4532(5)]

max=max = 000 [MPa] Normal stress in a weld [4532(5)]

= = 000 [MPa] Stress in a vertical weld [4532(5)]

II = 000 [MPa] Tangent stress [4532(5)]

w = 080

Correlation coefficient [4532(7)]

[max2 + 3(max

2)] le fu(wM2) 000 lt 23500 verified (000)

[2 + 3(

2+II

2)] le fu(wM2) 000 lt 23500 verified (000)

le 09fuM2 000 lt 16920 verified (000)

WEAKEST COMPONENT COLUMN WEB PANEL - SHEAR

Connection conforms to the code Ratio 054

535 Ligaccedilotildees Aparafusadas

Com base no software Robot Structural Analysis Professional junta-se a justificaccedilatildeo de

uma ligaccedilatildeo aparafusada do pilar rotulado agrave laje teacuterrea de fundaccedilatildeo da cave

No Anexo II estaacute o relatoacuterio completo do caacutelculo realizado

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 99

Ligaccedilatildeo na base do Pilar Rotulado

LOADS

Case Manual calculations

NjEd = -2676 [kN] Axial force

VjEdy = -007 [kN] Shear force

VjEdz = -008 [kN] Shear force

RESULTS

COMPRESSION ZONE

COMPRESSION OF CONCRETE

c = 23 [mm] Additional width of the bearing pressure zone [625(4)]

fjd = 1994 [MPa] Design bearing resistance [625(7)]

FcRdn = 19845 [kN] Bearing resistance of concrete for compression [6282(1)]

RESISTANCES OF SPREAD FOOTING IN THE COMPRESSION ZONE

NjRd = FcRdn NjRd = 19845 [kN] Resistance of a spread footing for axial compression [6282(1)]

CONNECTION CAPACITY CHECK

NjEd NjRd le 10 (624) 013 lt 100 verified (013)

Figura 514 - Pormenor em 3D da ligaccedilatildeo na base s do Pilar Rotulado

A ndash PECcedilAS ESCRITAS

IV CONCLUSOtildeES

CONCLUSOtildeES

A realizaccedilatildeo deste trabalho permitiu a aplicaccedilatildeo praacutetica de diversos conceitos adquiridos

nas vaacuterias unidades curriculares do curso de engenharia civil possibilitando tambeacutem a

aprendizagem de novos conceitos no domiacutenio do dimensionamento de estruturas que foram

fundamentais para a realizaccedilatildeo do Projeto da Sala Eleacutetrica e do Posto de Transformaccedilatildeo

O estudo aprofundado de outros projetos em conjunto com outros conhecimentos

complementares adquiridos na anaacutelise estrutural de estruturas foram tambeacutem fundamentais

no desenvolvimento das diferentes fases deste Projeto

A elaboraccedilatildeo deste trabalho permitiu adquirir e consolidar conhecimentos nas aacutereas

referentes a

Regulamentaccedilatildeo Europeia (Eurocoacutedigos Estruturais) na parte referente da anaacutelise das

accedilotildees do vento sismo temperatura etc

Aprendizagem de softwares tais como ˝SAP2000˝ ˝GaLa Reinforcement˝

˝SemiComp˝ ˝LTBeam˝ etc

Elaboraccedilatildeo de tabelas de caacutelculo em ˝Excel˝ utilizadas quer para o dimensionamento

orgacircnico de elementos em betatildeo armado mas tambeacutem para secccedilotildees e elementos

metaacutelicos

Elaboraccedilatildeo de peccedilas desenhadas com recurso ao ˝Autocad˝

Perspetivas Futuras

O dimensionamento deste Edifiacutecio a partir de uma soluccedilatildeo totalmente metaacutelica ou em

betatildeo armado com elementos preacute-fabricados de modo a compararem-se os custos entre a

soluccedilatildeo deste Projeto e estas soluccedilotildees

Programar parte das tabelas que serviram para o dimensionamento dos elementos de betatildeo

armado e metaacutelicos com recurso agrave linguagem de Visual Basic (VBA)

Desafiar alguns colegas de curso de modo a publicar em conjunto tabelas e aacutebacos que

permitam proceder ao dimensionamento de vigas pilares e sapatas em betatildeo armado de um

modo mais ceacutelere

Page 10: A PEÇAS ESCRITAS III. MEMÓRIA JUSTIFICATIVA

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 1

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

O preacute-dimensionamento do Edifiacutecio da Sala Eleacutetrica e do Posto de Transformaccedilatildeo foi

realizado para todos os elementos estruturais dentro dos criteacuterios de seguranccedila e de

economia definidos pelos Eurocoacutedigos e por outras Normas

Elementos de Betatildeo Armado 11

111 Lajes

A espessura das lajes varia em funccedilatildeo das condiccedilotildees de ligaccedilatildeo ao exterior dos vatildeos da

relaccedilatildeo entre vatildeos dos valores das accedilotildees etc

As lajes da cobertura da Sala Eleacutetrica satildeo do tipo vigadas maciccedilas sendo as lajes de

fundaccedilatildeo teacuterreas assentes num meio elaacutestico

Lajes da Cobertura

O preacute-dimensionamento das lajes da cobertura foi realizado a partir das Eq11 e 12

Em que

d ndash altura uacutetil da laje

Lmenor vatildeo ndash menor dos vatildeos

ϕ ndash diacircmetro do varatildeo da armadura de flexatildeo

c ndash recobrimento das armaduras

Todas as lajes da cobertura foram consideradas armadas numa soacute direccedilatildeo atendendo agrave

Claacuteusula sect531 (5) do EC2 20maior

menor

L

L

As espessuras consideradas para as lajes da cobertura estatildeo indicadas no Quadro 11

yk

50026

menor vatildeoLd

f

(Eq 11)

2h d rec

(Eq 12)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

2

Quadro 11 - Preacute ndash Dimensionamento das Lajes da Cobertura

Betatildeo C2530

fck = 25 Mpa

Accedilo A500 NR

fyk = 500 Mpa Rec= 3 cm

Lajes Lmenor vatildeo

[m]

yk

50026

menor vatildeoLd

f

hadotado

[m]

L11 241 009 016

L12 335 013 016

L13 335 013 016

L14 385 015 016

Na Figura 11 estatildeo identificadas as lajes da cobertura

Laje Teacuterrea

A laje teacuterrea assenta num meio elaacutestico tendo-se considerado no preacute-dimensionamento uma

espessura de 015 m

112 Vigas

O preacute-dimensionamento das vigas foi feito a partir das Eq13 e 14

As dimensotildees consideradas tiveram tambeacutem em conta as dimensotildees dos pilares de 035 m

x 035 m e dos muros da cave de 025 m x 185 m

Figura 11 - Identificaccedilatildeo das Lajes da Cobertura

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 3

10 12

Lh

a (Eq 13)

3 2

h hb (Eq 14)

Em que L representa o vatildeo e h altura

A geometria de todas as vigas para a estrutura do Edifiacutecio estaacute indicada no Quadro 12

Quadro 12 - Preacute-Dimensionamento das Vigas

Betatildeo C2530

fck = 25 Mpa

Accedilo A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 3 cm

Vigas Lvatildeo

[m] 10

Lh

hadotado

[m] Secccedilotildees

[m x m]

V11 385 039 070 030 x 070

V12

335 039 070 030 x 070

335 034 070 030 x 070

385 039 070 030 x 070

V13

335 039 070 030 x 070

335 034 070 030 x 070

385 039 070 030 x 070

V14 398 040 070 030 x 070

398 040 070 030 x 070

V15 796 080 070 030 x 070

V16 796 080 070 030 x 070

241 024 070 030 x 070

V17

398 040 070 030 x 070

398 040 070 030 x 070

241 024 070 030 x 070

VF1 385 039 060 025 x 060

VF2 241 024 060 025 x 060

VF3 241 024 060 035 x 060

Na Figura 12 representa-se a identificaccedilatildeo de todas as vigas da cobertura

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

4

113 Pilares

O preacute-dimensionamento dos pilares foi realizado a partir da Eq15 com base nos esforccedilos

NEd determinados em funccedilatildeo das aacutereas de influecircncia de cada um tendo-se considerado para ν

o valor de 065

Em que

Ac ndash aacuterea da secccedilatildeo transversal dos pilares

NEd ndash valor de caacutelculo do esforccedilo axial

ν ndash esforccedilo axial reduzido para a combinaccedilatildeo fundamental dos estados limites uacuteltimos

fcd ndash valor de caacutelculo da tensatildeo de rotura do betatildeo agrave compressatildeo

No Quadro 13 estatildeo indicados a geometria dos pilares

Edc

cd

NA

f

(Eq 15)

Figura 12 ndash Identificaccedilatildeo das Vigas da Cobertura

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 5

Quadro 13 - Dimensotildees dos Pilares

Betatildeo C2530

fck= 25 Mpa

Accedilo A500

fyk= 500 Mpa Rec= 3 cm

Pilares H

[m]

Secccedilotildees

Transversais

[m x m]

P11 465 035 x 035

P12 465 035 x 035

P13 465 035 x 035

P14 465 035 x 035

P15 465 035 x 035

P16 465 035 x 035

P17 465 035 x 035

P18 465 035 x 035

P19 465 035 x 035

P110 465 035 x 035

P111 465 035 x 035

P112 465 035 x 035

Na Figura 13 estatildeo identificados em planta todos os pilares

Figura 13 - Identificaccedilatildeo dos Pilares

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

6

114 Muros da Cave

A espessura dos muros da cave foi definida com base nos esforccedilos provenientes do peso

proacuteprio e dos impulsos do terreno tendo-se considerado uma espessura de 025 m para todos

os muros

Quadro 14 - Dimensotildees dos Muros da Cave

Betatildeo C2530

fck = 25 Mpa

Accedilo A500

fyk = 500 Mpa Rec= 3 cm

Muros

da Cave

Lvatildeo

[m]

Secccedilotildees

Transversais

[m x m] p11 335 025 x 185

p12 335 025 x 185

p13 385 025 x 185

p14 398 025 x 185

p15 398 025 x 185

p16 398 025 x 185

p17 398 025 x 185

p18 335 025 x 185

p19 335 025 x 185

p110 385 025 x 185

115 Platibandas

As platibandas foram dimensionadas em funccedilatildeo dos pormenores dos desenhos do projeto

de arquitetura tendo-se considerado secccedilotildees com as dimensotildees de 012 m x 11 m

116 Sapatas

O preacute-dimensionamento das sapatas foi efetuado de modo a garantir que os esforccedilos da

superestrutura fossem inferiores agraves tensotildees admissiacuteveis do terreno de fundaccedilatildeo

De referir que na estrutura deste Edifiacutecio os momentos fletores nas bases dos pilares satildeo

absorvidos diretamente pelas vigas de fundaccedilatildeo razatildeo pela qual as sapatas foram calculadas

soacute para os esforccedilos axiais

As dimensotildees em planta das sapatas Amin foram calculadas pela expressatildeo

Considerou-se para a tensatildeo admissiacutevel no terreno de fundaccedilatildeo 025 MPa

No Quadro 15 indicam-se as dimensotildees das sapatas

(Eq 16) pilar

minadm

NA

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 7

Quadro 15 - Geometria das Sapatas

Betatildeo C2530

fck=25 Mpa

Accedilo A500

fyk=500 Mpa Rec=4 cm

Sapatas H

[m]

Secccedilotildees

Transversais

[m x m]

S11 030 125 x 125

S12 030 125 x 125

S13 03 125 x 125

S14 030 125 x 125

S15 030 125 x 125

S16 030 125 x 125

S17 030 125 x 125

S18 030 125 x 125

S19 030 125 x 125

S110 030 125 x 125

S111 030 125 x 125

S112 030 125 x 125

Na Figura 14 estaacute representada a planta de fundaccedilotildees do Edifiacutecio

Figura 14 - Planta de Fundaccedilotildees

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

8

Elementos Metaacutelicos 12

121 Estrutura de Suporte da Sala Eleacutetrica

O preacute-dimensionamento das estruturas metaacutelicas que servem de suporte aos equipamentos

da Sala Eleacutetrica foi feito com base num poacutertico tipo que se repete de um modo idecircntico ao

longo da estrutura

O esqueleto estrutural inclui as vigas principais IPE100 orientadas segundo as duas

direccedilotildees ortogonais e as vigas secundaacuterias T50x6 colocadas entre as vigas principais

Este esqueleto estaacute apoiado em pilares IPE100 ligados agrave laje teacuterrea

As Figuras 15 16 e 17 mostram duas plantas e um corte tipo das estruturas metaacutelicas

Figura 15 - Planta do Piso Metaacutelico

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 9

Figura 16 - Localizaccedilatildeo dos Pilares Metaacutelicos

Figura 17- Corte Transversal Tipo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

10

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

11

2 MODELACcedilAtildeO ESTRUTURAL

A anaacutelise da estrutura foi efetuada com base num conjunto de modelos de caacutelculo

realizados a partir de um programa de elementos finitos ˝SAP2000˝ versatildeo 17

Os modelos estudados foram definidos a partir da geometria da estrutura que foi preacute-

dimensionada no capiacutetulo anterior

Modelo de Caacutelculo 21

211 Estrutura de Betatildeo Armado

Os modelos foram definidos a partir da geometria da estrutura tendo-se considerado

elementos do tipo ˝barra˝ para simular as vigas e os pilares e elementos do tipo ˝shell-thick˝

para simular as lajes os muros e as platibandas

A laje teacuterrea foi considerada apoiada em apoios elaacutesticos (ver Figura 23)

O caacutelculo da rigidez das molas foi feito com base na aacuterea de influecircncia de cada noacute da

malha tipo da laje teacuterrea para um coeficiente de reaccedilatildeo do solo Ks calculado do seguinte

modo

Em que

Es = 3000 kNm2 (argila muito dura)

B = 1 m

ν = 04 (argila muito dura)

Nas Figuras seguintes representa-se os modelos final da estrutura da Sala Eleacutetrica e do

Posto de Transformaccedilatildeo considerados no ˝SAP2000 ˝

21

ss

EK

B

(Eq 21)

Ks= 35700 kNm3

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

12

212 Estruturas Metaacutelicas

A Figura 24 mostra as estruturas metaacutelicas do piso teacutecnico (cave) cujo pavimento serve de

suporte aos equipamentos eleacutetricos da Sala Eleacutetrica

Figura 22 - Modelo Unifilar - Vistas em 3D

Figura 23 - Laje Teacuterrea

Figura 21 - Modelo Unifilar - Vistas em 3D

2 MODELACcedilAtildeO ESTRUTURAL

Maria Isabel Balboa Antunes 13

Validaccedilatildeo dos Modelos no ˝SAP2000˝ 22

Sempre que possiacutevel procedeu-se agrave verificaccedilatildeo e validaccedilatildeo dos diferentes ficheiros de

dados e de resultados obtidos nas anaacutelises realizadas

A validaccedilatildeo dos diferentes modelos foi feita atraveacutes das seguintes verificaccedilotildees

Comparaccedilatildeo do peso proacuteprio total das estruturas lajes vigas e pilares calculadas a

numa folha em ˝Excel˝ com os resultados obtidos pelo somatoacuterio das cargas verticais

do programa de elementos finitos

Anaacutelise criacutetica das deformaccedilotildees determinadas a partir do ˝SAP2000˝

Verificaccedilatildeo da orientaccedilatildeo dos eixos principais dos diferentes elementos com base nos

sistemas de eixos para os noacutes e para as barras do programa de caacutelculo automaacutetico

Nos Quadros 21 e 22 representam-se alguns dos estudos realizados que serviram para a

validaccedilatildeo dos modelos

Quadro 21 - Peso Proacuteprio dos Elementos Estruturais no modelo ˝SAP2000˝

Elementos Estruturais Peso Proacuteprio

[kN]

P - 035 m x 035 m 1727

V - 03 m x 07 m 3234

L16 4488

L12 1495

P1 - 025 m x 185 m 4605

Peso Total 1555

Figura 24 - Modelo Extrudido da Estrutura do Piso Metaacutelico

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

14

Quadro 22 - Reaccedilotildees Verticais nos Apoios ˝SAP2000˝

Em que

P - 035 m x 035 m ndash pilares

V - 030 m x 070 m ndash vigas

L16 ndash lajes de cobertura com espessuras de 016 m

L12 ndash platibandas com espessuras de 012 m

p1 - 025 m x 185 m ndash parede do muro de fundaccedilatildeo

Identificaccedilatildeo dos

Apoios

Reaccedilotildees Verticais

F3

[kN]

2 1316

3 1007

4 1677

22 664

24 443

26 2150

53 1032

54 1583

55 1668

57 1102

58 145

2349 1454

Peso Total 1555

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

15

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Peso Proacuteprio 31

O peso proacuteprio dos elementos de betatildeo armado e metaacutelicos foi considerado de forma

automaacutetica pelo programa de caacutelculo atraveacutes da introduccedilatildeo das caracteriacutesticas geomeacutetricas e

dos materiais constituintes betatildeo armado e accedilo dos perfis laminados conforme se indica na

Figura 31

Figura 31 - Definiccedilatildeo dos Materiais ˝SAP2000˝

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

16

Restantes Cargas Permanentes 32

Nas Figuras 32 e 33 representam-se as restantes cargas permanentes consideradas

a)

b)

Sobrecargas 33

As sobrecargas que atuam nas estruturas estatildeo indicadas nas Figuras 34 e 35

Figura 32 - Restantes Cargas Permanentes ndash a) Laje da Cobertura (15 kNm2)

b) Laje Teacuterrea (2 kNm2)

Figura 33 - Restantes Cargas Permanentes - Piso Metaacutelico (15 kNm2)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 17

a)

b)

Temperatura 34

A quantificaccedilatildeo das variaccedilotildees uniformes de temperatura consta nos Quadros 31 e 32 e nas

Figuras 36 e 37

Quadro 31 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Negativa ndash Inverno

Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Negativa - Inverno

H

[m]

Tmin

[ordmC]

Tmin(H)

[ordmC]

Tout = Tmin

[ordmC]

Tin

[ordmC]

T

[ordmC]

T0

[ordmC]

ΔTu-

[ordmC]

100 0 -05 -05 18 875 15 -625

Figura 34 - Sobrecargas ndash a) Laje da Cobertura (04 kNm2) b) Laje Teacuterrea (2 kNm

2)

Figura 35 - Sobrecargas ndash Piso Metaacutelico (18 kNm2)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

18

Quadro 32 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Positiva ndash Veratildeo

Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Positiva - Veratildeo

H

[m]

Tmax

[ordmC]

Tmax(H)

[ordmC]

Tout = Tmax + Tcor

[ordmC]

Tin

[ordmC]

T

[ordmC]

T0

[ordmC]

ΔTu+

[ordmC]

100 40 39 41 25 33 15 18

a)

b)

a)

b)

Figura 36 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura nas Coberturas e Platibandas ndash a) VUT+

(18ordm C)

b) VUT

- (- 625ordm C)

Figura 37 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura nas Vigas e nos Pilares ndash a) VUT+

(18ordm C)

b) VUT

- (- 625ordm C)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 19

Vento 35

As accedilotildees provenientes do vento conforme se indica na Figura 38 produzem forccedilas nas

quatro direccedilotildees ortogonais

Wx ndash direccedilatildeo do vento em x com sentido positivo

Wxx ndash direccedilatildeo do vento em x com sentido negativo

Wy ndash direccedilatildeo do vento em y com sentido positivo

Wyy ndash direccedilatildeo do vento em y com sentido negativo

De modo a simplificar a accedilatildeo do vento no modelo em estudo considerou-se para o Edifiacutecio

da Sala Eleacutetrica e do Posto de Transformaccedilatildeo uma geometria em planta retangular

351 Pressatildeo dinacircmica de Pico

No Quadro 33 indicam-se os paracircmetros que permitiram quantificar a accedilatildeo do vento de

acordo com o que foi jaacute indicado na Memoacuteria Descritiva

Figura 38 - Accedilatildeo do Vento

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

20

Quadro 33 - Determinaccedilatildeo da Pressatildeo Dinacircmica de Pico

Paracircmetros de caacutelculo da Pressatildeo Dinacircmica de Pico

Altura de referecircncia h le b ze = 41 m

Valor baacutesico da velocidade de referecircncia do vento Zona A νb0 = 27 ms

Coeficiente de direccedilatildeo cdir = 10

Coeficiente de sazatildeo cseason = 10

Velocidade de referecircncia do vento νb= cdirmiddot cseasonmiddot νb0 νb = 27 ms

Categoria do Terreno II Comprimento de rugosidade z0 = 005 m

Altura miacutenima zmin = 2 m

Altura maacutexima zmax = 200 m

zmin le z le zmax z = 41 m 2 le z le 200

Coeficiente de terreno dependente

do comprimento de rugosidade z0

kr = 019

Coeficiente de rugosidade cr(z) = krmiddot ln(zz0) cr(z) = 0837

Coeficiente de orografia c0(z) = 10

Velocidade meacutedia do vento νm(z) =cr(z)middotc0(z)middotνb νm(z) = 27 ms

Coeficiente de turbulecircncia kI = 10

Intensidade de turbulecircncia

Iv(z) = 023

Massa voluacutemica do ar ρ = 125kgm3

Pressatildeo dinacircmica de pico

qp(z) = 183 kNm2

352 Coeficientes de Pressatildeo nos Alccedilados

Os coeficientes de pressatildeo determinados anteriormente para os alccedilados constam nas figuras

seguintes

119896119903 = 019 ∙ (1199110

1199110119868119868)

007

Iv(z) = 119896119868

119888119900(119911) middot ln (1199111199110

)

119902119901(z) = [1 + 7119868119907(119911)] middot1

2middot 120588 middot 1205841198982(119911)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 21

Coeficientes de Pressatildeo Exteriores

a)

b)

a)

b)

Coeficientes de Pressatildeo Interiores

Na Figura 311 estatildeo indicados os coeficientes de pressatildeo interiores (pressotildees e succcedilotildees)

a)

b)

Figura 39 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores nos Alccedilados ndash a) Wx b) Wxx

Figura 310 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores nos Alccedilados - a) Wy b) Wyy

Figura 311 - Coeficientes de Pressatildeo Interior - a) 1ordm Caso - Pressatildeo b) 2ordm Caso - Succcedilatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

22

Coeficientes de Pressatildeo Resultantes

Para cada direccedilatildeo e sentido da accedilatildeo do vento foram considerados duas hipoacuteteses para os

coeficientes de pressatildeo interiores (pressotildees e succcedilotildees) que em conjunto com os coeficientes

de pressatildeo exteriores originam oito hipoacuteteses diferentes para as accedilotildees do vento

Nas figuras seguintes indicam-se os coeficientes de pressatildeo resultantes

a)

b)

a)

b)

353 Accedilatildeo do Vento nos Pilares

A partir da pressatildeo dinacircmica de pico e dos coeficientes de pressatildeo nos alccedilados

determinaram-se as forccedilas do vento nos pilares com base nas larguras de influecircncia dos

Figura 312 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes ndashAlccedilados Wx Wxx - a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

Figura 313 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes ndashAlccedilados Wy Wyy - a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 23

mesmos obtendo-se assim os valores das forccedilas distribuiacutedas que se encontram resumidos nos

Quadros 34 a 37

Sendo

Fw ndash forccedila da accedilatildeo do vento

cpResultante ndash coeficiente de pressatildeo resultante

Linfluecircncia ndash largura de influecircncia dos pilares

FwdistPilar ndash forccedila distribuiacuteda no pilar

B ndash alccedilado de barlavento

S ndash alccedilado de sotavento

LE ndash alccedilado lado esquerdo

LD ndash alccedilado lado direito

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

24

Quadro 34 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo x

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wx

Wx1 (1ordf Hipoacutetese) Wx2 (2 ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm] Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -05 -04 P1 12 05 -05 -19 -19 E 00 00 P1 12 10 00 -12 -12

A -14 -12 P2 32 14 -14 -28 -28 A -09 -07 P2 32 26 00 -14 -14

B -10 -08 P3 398 17 -18 -30 -30 B -05 -04 P3 398 33 00 -15 -15

C -07 -06 P4 20 09 -09 -11 -11 C -02 -02 P4 20 165 00 -03 -03

Quadro 35 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo xx

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wxx

Wxx1 (1 ordf Hipoacutetese) Wxx2 (2 ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm] Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -05 -04 P1 12 05 -05 -22 -22 E 00 00 P1 12 10 00 -14 -14

A -14 -12 P2 32 14 -14 -30 -30 A -09 -07 P2 32 26 00 -15 -15

B -10 -08 P3 398 17 -18 -28 -28 B -05 -04 P3 398 33 00 -14 -14

C -07 -06 P4 20 09 -09 -10 -10 C -02 -02 P4 20 16 00 -028 -03

Quadro 36 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo y

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wy

Wy1 (1ordf Hipoacutetese) Wy2 (2ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm] Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -06 -05 P1 17 07 -08 -23 -23 E 00 00 P1 17 14 00 -15 -15

A -14 -12 P2 335 15 -15 -33 -33 A -09 -07 P2 335 28 00 -16 -16

B -10 -08 P3 36 16 -164 -26 -26 B -05 -04 P3 36 30 00 -13 -13

C -07 -06 P4 19 08 -09 -07 -07 C -02 -02 P4 19 16 00 -02 -02

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 25

Quadro 37 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo yy

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wyy

Wyy1 (1ordf Hipoacutetese) Wyy2 (2ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -06 -05 P1 17 07 -08 -14 -14 E 00 00 P1 17 14 00 -09 -09

A -14 -12 P2 335 15 -15 -26 -26 A -09 -07 P2 335 28 00 -13 -13

B -10 -08 P3 36 16 -16 -33 -33 B -05 -04 P3 36 30 00 -16 -16

C -07 -06 P4 19 08 -09 -12 -12 C -02 -02 P4 19 16 00 -03 -03

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

26

354 Accedilatildeo do Vento nas Platibandas

Para a determinaccedilatildeo das forccedilas resultantes exercidas sobre as platibandas foram

considerados por simplificaccedilatildeo os mesmos valores dos coeficientes de pressatildeo exteriores dos

alccedilados

Em relaccedilatildeo aos valores dos coeficientes de pressatildeo interiores apenas foram considerados os

valores positivos (cpi = +02) por questotildees de seguranccedila

355 Coeficientes de Pressatildeo na Cobertura

Nas Figuras 314 a 317 estatildeo indicados os coeficientes de pressatildeo para as direccedilotildees do

vento na cobertura

Coeficientes de Pressatildeo Exteriores

Figura 314 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores Wx - Cobertura

Figura 315 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores Wxx - Cobertura

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 27

Coeficientes de Pressatildeo Interiores

Os coeficientes de pressatildeo interiores foram jaacute indicados em 352

Coeficientes de Pressatildeo Resultantes

Na zona da cobertura foram tambeacutem considerados oito hipoacuteteses para a accedilatildeo do vento em

funccedilatildeo das diferentes direccedilotildees sentidos e coeficientes de pressatildeo exteriores e interiores

Os coeficientes de pressatildeo resultantes estatildeo indicados nas Figuras 318 e 319 e nos

Quadros 38 e 39

Figura 317 - Coeficientes de Pressatildeo Exterior Wyy - Cobertura

Figura 316 - Coeficientes de Pressatildeo Exterior Wy - Cobertura

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

28

a)

b)

a)

b)

Quadro 38 - Accedilatildeo do Vento na Cobertura nas Direccedilotildees x e xx

Wx Wxx

1ordf Hipoacutetese 2ordf Hipoacutetese

Zonas hhp qp(z) cscd cpResultante Fw

[kNm2]

cpResultante Fw

[kNm2]

F

0367 08268 1

-03 -02 -080 -07

G -03 -02 -075 -06

H -05 -04 -10 -08

I 00 00 -05 -04

Figura 318 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes - Cobertura Wx Wxx ndash a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

Figura 319 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes - Cobertura Wy Wyy ndash a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 29

Quadro 39 - Accedilatildeo do Vento na Cobertura nas Direccedilotildees y e yy

Wy Wyy

1ordf Hipoacutetese 2ordf Hipoacutetese

Zonas hhp qp(z) cscd cpResultante Fw

[kNm2]

cpResultante Fw

[kNm2]

F

0367 08268 1

-03 -02 -080 -07

G -03 -02 -075 -06

H -05 -04 -10 -08

I 00 00 -05 -04

Sismo 36

A accedilatildeo siacutesmica foi realizada a partir dos espectros de resposta segundo o EC8 previstos

para o territoacuterio nacional para o concelho onde o edifiacutecio iraacute ser construiacutedo

O Quadro 310 indica alguns dos paracircmetros necessaacuterios no caacutelculo dos espectros de

resposta

Quadro 310 - Determinaccedilatildeo dos Espectros de Resposta de Caacutelculo

Paracircmetros de Espectros de

Resposta de Caacutelculo

Accedilatildeo Siacutesmica

Tipo 1

Accedilatildeo Siacutesmica

Tipo 2

Tipo de Terreno B B

Zona Siacutesmica 12 23

Classe de Importacircncia II II

γI 1 1

agR (ms2) 2 17

ag (ms2) 2 17

Smaacutex 135 135

TB(s) 01 01

TC(s) 06 025

TD(s) 20 20

12 13

ξ () 5 5

η 1 1

q 15 15

β 02 02

2 2

maxmax

1 ms 4 ms

1= 1

3

g

g

a

SS S a

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

30

Considerando o valor recomendado de β igual a 02 e os paracircmetros definidos

anteriormente foi possiacutevel definir os espectros de resposta horizontais elaacutesticos representados

na Figura 320

Figura 320 - Espetros de Caacutelculo para Accedilotildees Siacutesmicas do Tipo 1 e 2

No programa de elementos finitos que serviu para o estudo da accedilatildeo siacutesmica introduziram-

se em ficheiros ˝txt˝ as funccedilotildees espetrais de caacutelculo para as accedilotildees siacutesmicas do Tipo 1 e 2

conforme se indica na Figura 320

As combinaccedilotildees das accedilotildees siacutesmicas horizontais estatildeo de acordo com a Claacuteusula sect43351

(3) da NP EN 1998-1 tendo-se considerado que as componentes horizontais U1 e U2 atuam

simultaneamente combinadas segundo os seguintes criteacuterios

Em que

+ ndash significa a combinar com

EEdx ndash representa os esforccedilos devidos agrave aplicaccedilatildeo da accedilatildeo siacutesmica segundo x

EEdy ndash representa os esforccedilos devidos agrave aplicaccedilatildeo da mesma accedilatildeo siacutesmica segundo y

000

050

100

150

200

250

300

350

400

450

0 05 1 15 2 25 3 35 4

Sd

[ms

2]

T

[s]

Espetros de Caacutelculo Tipo 1 e 2 (5 de amortecimento)

Accedilatildeo Siacutesmica Tipo 1

Accedilatildeo Siacutesmica Tipo 2

03Ed X Ed YE E (Eq 31)

03 Ed X Ed YE E (Eq 32)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 31

A partir da funccedilatildeo ˝mass source˝ do SAP2000 foram definidas as massas consideradas

na anaacutelise siacutesmica que incluiacuteram as restantes cargas permanentes e as sobrecargas sendo que

as sobrecargas foram multiplicadas pelo coeficiente ψ2

A resposta dinacircmica da estrutura foi obtida a partir de uma anaacutelise modal tendo-se

considerado o nuacutemero de modos de vibraccedilatildeo necessaacuterios de modo a obterem-se fatores de

participaccedilatildeo modais superiores a 90 nas duas direccedilotildees principais x e y

Apresentam-se nas Figuras 321 a 324 os modos com maior participaccedilatildeo de massa

1ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (y-y) 125

f = 165 Hz

T = 0605 s

4ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (y-y) 484

f = 52 Hz

T = 019 s

Figura 321 - 1ordm Modo de Vibraccedilatildeo

5ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (x-x) 47

f = 62 Hz

T = 0605 s

90ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (y-y) 19

f = 384 Hz

T = 003 s

Figura 322 - 4ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 321 - 1ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 324 - 90ordm Modo de Vibraccedilatildeo Figura 323 - 5ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 322 - 4ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 323 - 5ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 324 - 90ordm Modo de Vibraccedilatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

32

Impulso das Terras 37

Os impulsos das terras foram simulados atraveacutes de uma carga triangular aplicada nos

muros da cave que delimitam o Edifiacutecio em todo o periacutemetro (ver Figura 325)

Figura 325 - Impulsos de terreno nos muros da cave

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

33

4 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA DE BETAtildeO ARMADO

Para o dimensionamento dos elementos de betatildeo armado foram retirados os esforccedilos do

modelo de caacutelculo e calculadas as armaduras longitudinais e transversais das lajes vigas

pilares e sapatas segundo os criteacuterios de dimensionamento definidos na Memoacuteria Descritiva

As lajes e as vigas foram dimensionadas a partir de tabelas elaboradas em folhas de caacutelculo

em ˝Excel˝ realizadas para este Projeto tendo-se utilizado tambeacutem o software de caacutelculo

˝Gala Reinforcement˝ para o dimensionamento orgacircnico das platibandas dos pilares e dos

muros da cave

Lajes 41

De um modo geral as lajes que constituem os pavimentos dos edifiacutecios soacute satildeo

dimensionadas para cargas verticais perpendiculares ao seu plano meacutedio sendo a resistecircncia

agraves accedilotildees horizontais garantida pelo esqueleto estrutural dos pilares e das vigas

411 Dimensionamento

O dimensionamento das lajes foi feito a partir dos esforccedilos envolventes de caacutelculo

determinados nas duas direccedilotildees principais para as combinaccedilotildees de accedilotildees mais desfavoraacuteveis

dos estados limites uacuteltimos

Os eixos principais das lajes satildeo os indicados na Figura 41

Figura 41 - Eixos Locais das Lajes

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

34

Os esforccedilos finais dos momentos de caacutelculo foram obtidos a partir dos seguintes criteacuterios

de combinaccedilatildeo

M11 ge 0 M+

Ed11 = M11 + |M12|

M11 lt 0 M-Ed11 = M11 - |M12|

M22 ge 0 M+

Ed22 = M22 + |M12|

M22 lt 0 M-Ed22 = M22 - |M12|

412 Lajes da Cobertura

4121 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Flexatildeo

Nas figuras seguintes satildeo indicados os momentos positivos e negativos para as

combinaccedilotildees envolventes mais desfavoraacuteveis das lajes da cobertura determinados no modelo

desenvolvido no ˝SAP2000˝

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 42 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 35

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Para as armaduras de flexatildeo respeitaram-se os criteacuterios de dimensionamento indicados na

Memoacuteria Descritiva

O Quadro 41 indica todos os paracircmetros e expressotildees necessaacuterias ao dimensionamento das

lajes do Edifiacutecio

Figura 43 - M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 44 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

36

Materiais

Armaduras de Flexatildeo Principais Armaduras de Distribuiccedilatildeo C2530

fck = 25 Mpa

b = 1m

h = 016 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 3 cm

d = 013 m

Lajes Combinaccedilotildees MEd

[kNmm] μ

ω Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras 02 As

[cm2m]

Asadotadodist

[cm2m]

Armaduras

L11 Env_ELU

M11Ed+ 3 0011 0011 053 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -15 0005 0005 027 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 25 0009 0009 044 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -5 0018 0018 089 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

L12 Env_ELU

M11Ed+ 8 0028 0029 144 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -5 0018 0018 089 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

L13 Env_ELU

M11Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -2 0007 0007 036 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -65 0023 0023 116 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

L14 Env_ELU

M11Ed+ 8 0028 0029 144 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -7 0025 0025 125 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

Quadro 41 - Armaduras de Flexatildeo das Lajes da Cobertura

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 37

4122 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Esforccedilo Transverso

O dimensionamento ao esforccedilo transverso das lajes da cobertura foi realizado com base

nos esforccedilos envolventes mais condicionantes tendo em a conta a resistecircncia do betatildeo ao

corte

Esforccedilos de Caacutelculo V23 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

O Quadro 42 resume as verificaccedilotildees realizadas para o esforccedilo transverso

Figura 45 - V23 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Transversos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

38

4123 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo de Fendilhaccedilatildeo

Em lajes com traccedilotildees axiais pouco significativas dispensa-se a verificaccedilatildeo da fendilhaccedilatildeo

4124 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo de Deformaccedilatildeo

As deformaccedilotildees maacuteximas em todas as lajes da cobertura satildeo inferiores agrave deformaccedilatildeo

admissiacutevel (δ lt L250)

413 Laje Teacuterrea

4131 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Flexatildeo

Os esforccedilos de caacutelculo para a determinaccedilatildeo das armaduras de flexatildeo satildeo os indicados nas

Figuras 46 a 48

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck =25 Mpa

b = 1m

h = 016 m

A500

fyk = 500Mpa

Rec= 3 cm

d = 013 m

Lajes Combinaccedilatildeo VEd

[kN] CRdc k ρ1 k1 σcp νmin

VRdc

[kN] Obs

L11 Env_ELU VEd23

+ 14 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -7 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

L12 Env_ELU VEd23

+ 41 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -33 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

L13 Env_ELU VEd23

+ 38 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -30 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

L14 Env_ELU

VEd23+ 25 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -11 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

Quadro 42 - Verificaccedilatildeo de Esforccedilo Transverso das Lajes da Cobertura

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 39

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 46 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 47 - M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

40

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

No Quadro 43 resume-se o dimensionamento da laje teacuterrea

Figura 48 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 41

Materiais

Armaduras de Flexatildeo Principais Armaduras de Distribuiccedilatildeo C2530

fck = 25 Mpa

b = 1 m

h = 015 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 011 m

Lajes Combinaccedilotildees MEd

[kNm] 120641

120654

Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras 02 As

[cm2m]

Asadotadodist

[cm2m]

Armaduras

LT1 Env_ELU

M11Ed+ 5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

M11Ed- -5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

M22Ed+ 5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

M22Ed- -5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

Quadro 43 - Armaduras de Flexatildeo da Laje Teacuterrea

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

42

4132 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Esforccedilo Transverso

As figuras seguintes representam os diagramas das envolventes mais desfavoraacuteveis do

esforccedilo transverso empregues na verificaccedilatildeo de seguranccedila das lajes

Esforccedilos de Caacutelculo V23 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo V13 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

No Quadro 44 eacute feita a verificaccedilatildeo de seguranccedila da laje ao esforccedilo transverso

Figura 410 - V13 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Eforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Eforccedilos Transversos Negativos

Figura 49 - V23 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Eforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Eforccedilos Transversos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 43

Platibandas 42

421 Dimensionamento

O dimensionamento foi realizado tendo-se considerado os momentos fletores M11 M22 e

M12 e os esforccedilos axiais F11 e F22 de caacutelculo tendo as armaduras sido calculadas com recurso

ao ˝GaLa Reinforcement˝ a partir de aacutebacos de flexatildeo composta

A Figura 411 indica os eixos das lajes das platibandas

422 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Verticais e Horizontais

Nas Figuras seguintes estatildeo indicados esforccedilos das combinaccedilotildees envolventes maacuteximas e

miacutenimas de caacutelculo

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 1 m

h = 015 m

A500

fyk= 500Mpa

Rec= 4 cm

d = 011 m

Lajes Combinaccedilatildeo VEd

[kN] CRdc k ρ1 k1 σcp νmin

VRdc

[kN] Obs

LT1 Env_ELU VEd23

+ 23 012 2 0001 015 0 049 544 Verifica

VEd23- -13 012 2 0001 015 0 049 544 Verifica

Quadro 44 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila ao Esforccedilo Transverso da Laje Teacuterrea

Figura 411 - Eixos Locais das Platibandas

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

Alccedilado Tardoz Alccedilado Esquerdo

Alccedilado Direito Alccedilado Frontal

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

44

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 412 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 413 ndash M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 414 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 45

Esforccedilos de Caacutelculo F11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo F22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Armaduras horizontais e verticais

Na Figura 417 indica-se as armaduras resultantes dos caacutelculos efetuados

Figura 415 - F11 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 416 - F22 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 417 - Corte Transversal Tipo das Platibandas

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

46

423 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo da Fendilhaccedilatildeo

A fendilhaccedilatildeo foi tambeacutem analisada tendo-se constatado que as aberturas satildeo inferiores aos

maacuteximos regulamentares

Muros 43

431 Dimensionamento

O dimensionamento das paredes dos muros foi feito aos Estados Limites Uacuteltimos e de

Utilizaccedilatildeo tendo-se considerado os momentos fletores M11 M22 e M12 e os esforccedilos axiais F11

e F22 de caacutelculo

Na Figura 418 indica-se os eixos locais dos muros da cave

432 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Verticais e Horizontais

Nas Figuras 419 a 423 estatildeo indicados os esforccedilos das combinaccedilotildees envolventes maacuteximas

e miacutenimas necessaacuterios no caacutelculo das armaduras dos muros da cave

Figura 418 - Eixos Locais dos Muros da Cave

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

Alccedilado Esquerdo Alccedilado Tardoz

Alccedilado Direito Alccedilado Frontal

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 47

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

a)

b)

Figura 419 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 421 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 420 - M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

48

Esforccedilos de Caacutelculo F11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

Esforccedilos de Caacutelculo F22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Dimensionamento Orgacircnico

As paredes dos muros comportam-se como vigas-paredes e as armaduras satildeo as indicadas

na Figura 424

a) b)

Figura 423 - F22 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 422 - F11 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 424 - Identificaccedilatildeo das armaduras dos muros

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 49

Simbologia

As aacutereas das armaduras horizontais e verticais dos muros foram calculadas

independentemente nas duas direccedilotildees a partir dos esforccedilos de caacutelculo F11 + M11 e F22 + M22

tal como mostram os aacutebacos das Figuras 425 a 428

Muros do Alccedilado Frontal

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

Armaduras Muros do Alccedilado Lateral Direito

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

ndash Armaduras horizontais superiores e inferiores

ndash Armaduras horizontais

ndash Armaduras verticais

Figura 425 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Frontal

Figura 426 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Lateral Direito

B A+C

B A+C

A

B

C

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

50

Muros do Alccedilado Lateral Esquerdo

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

Muros do Alccedilado Tardoz

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

No Quadro 45 indica-se um quadro resumo das armaduras dos muros

Figura 427 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Lateral Esquerdo

Figura 428 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Tardoz

B

B

A+C

A+C

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 51

Quadro 45 - Armaduras dos Muros

Materiais

Armaduras

Armaduras C2530

fck = 25Mpa

b = 012 m

h = 11 m

A500

fyk =500Mpa

Rec = 4cm

d = 181m

Secccedilotildees Faces

Esforccedilos

de

Caacutelculo

Ashmin

[cm2m]

Ashadotada

[cm2m]

Armaduras

Esforccedilos

de

Caacutelculo

Asvmin

[cm2m]

Asv adotada

[cm2m] Armaduras

Alccedilado

Frontal

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

Alccedilado

Lateral

Direito

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

Alccedilado

Esquerdo

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

Alccedilado

Tardoz

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

433 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Transversais

As figuras seguintes representam os diagramas de esforccedilos transversos mais desfavoraacuteveis

de todos os muros na verificaccedilatildeo ao esforccedilo transverso

Esforccedilos de Caacutelculo V23 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 429 - V23 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Transversos Negativos

B A+C

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

52

Esforccedilos de Caacutelculo V13 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

O Quadro seguinte apresenta a verificaccedilatildeo do esforccedilo transverso resistente maacuteximo das

paredes dos muros

Quadro 46 - Verificaccedilatildeo do Esforccedilo Transverso Resistente Maacuteximo

Materiais

Esforccedilo Transverso Resistente Maacuteximo

C2530

fck= 25 Mpa

b = 025m

h= 185 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 181 m

Muros Combinaccedilatildeo VEd

[kN] acw ν

θ [deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

p1 ENV_ELU 70 1 054 45 1833 Verifica

Na Figura 431 indica-se as armaduras adotadas na secccedilatildeo das paredes dos muros

Figura 431 - Armaduras das Paredes

Figura 430 - V13 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Transversos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 53

434 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo da Fendilhaccedilatildeo

O controlo da fendilhaccedilatildeo foi realizado atraveacutes do programa ˝Gala Reinforcement˝ tendo-

se determinado as dimensotildees maacuteximas das fendas com base nos esforccedilos mais

condicionantes

Em que

es ndash extensatildeo meacutedia dos varotildees

ec ndash extensatildeo do betatildeo

Srm ndash espaccedilamento meacutedio entre fendas

Wm ndash espessura meacutedia das aberturas ao eixo dos varotildees

Wk ndash espessura de caacutelculo das aberturas ao eixo dos varotildees

Ws ndash espessura de caacutelculo das aberturas agrave face da secccedilatildeo

Vigas da Cobertura 44

441 Dimensionamento

O dimensionamento orgacircnico foi realizado a partir de folhas de caacutelculo em ˝Excel˝

recorrendo tambeacutem ao software ˝Gala Reinforcement˝ com base nos esforccedilos de caacutelculo

A Figura 433 indica os eixos locais das vigas

Figura 432 - Controlo de Fendilhaccedilatildeo nos Muros (025 m x 185 m)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

54

442 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Flexatildeo

O dimensionamento em relaccedilatildeo ao estado limite uacuteltimo de flexatildeo de todas as vigas estaacute

resumido no Quadro 47

Na Figura 434 representa-se os diagramas dos momentos fletores referentes agraves

envolventes das combinaccedilotildees de accedilotildees mais desfavoraacuteveis

Figura 434 - Envolvente dos Momentos Fletores das Vigas da Cobertura

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

Figura 433 - Eixos Locais das Vigas

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 55

Materiais

Armaduras de Flexatildeo das Vigas da Cobertura C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Combinaccedilatildeo

MEd

[kNm] μ ω

Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras

V11 385

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-4709 00216 00219 166 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1539 00071 00071 054 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -4858 00223 00226 171 268 84 339 3ϕ12

V121 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-7596 00349 00355 269 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1763 00081 00081 062 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5770 00265 00269 204 268 84 339 3ϕ12

V122 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6023 00277 00280 213 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1229 00099 00100 076 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5770 00284 00288 218 268 84 339 3ϕ12

V123 385

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6023 00277 00280 213 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1027 00047 00047 036 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7846 00360 00367 279 268 84 339 3ϕ12

V131 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-5766 00265 00268 204 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1828 00084 00084 064 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7890 00362 00369 280 268 84 339 3ϕ12

V132 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6177 00284 00288 218 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1262 00058 00058 044 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5766 00265 00268 204 268 84 339 3ϕ12

V133 385

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-8000 00367 00374 284 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 2164 00099 00100 076 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -6177 00284 00288 218 268 84 339 3ϕ12

Quadro 47 - Vigas da Cobertura ndash Armaduras de Flexatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

56

Materiais

Armaduras de Flexatildeo das Vigas da Cobertura C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Combinaccedilatildeo

MEd

[kNm] μ ω

Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras

V141 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-9032 00415 00424 322 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1929 00089 00089 068 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7213 00331 00337 256 268 84 339 3ϕ12

V142 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-7213 00331 00337 256 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1930 00089 00089 068 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -9120 00419 00428 325 268 84 339 3ϕ12

V15 796

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6028 00277 00281 213 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 9169 00421 00430 327 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5622 00258 00262 199 268 84 339 3ϕ12

V161 796

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-11961 00549 00565 429 268 84 452 4ϕ12

12Vatildeo 9150 00420 00429 326 268 84 452 4ϕ12

Apoio Direito -5176 00238 00241 183 268 84 452 4ϕ12

V162 241

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-5694 00261 00265 201 268 84 452 4ϕ12

12Vatildeo -3294 00151 00152 116 268 84 452 4ϕ12

Apoio Direito -11961 00549 00565 429 268 84 452 4ϕ12

V171 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-7325 00336 00342 260 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1723 00079 00079 060 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -6465 00297 00301 229 268 84 339 3ϕ12

V172 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6465 00297 00301 229 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 961 00044 00044 034 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5271 00242 00245 186 268 84 339 3ϕ12

V173 241

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-5271 00242 00245 186 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 502 00023 00023 018 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7007 00322 00327 248 268 84 339 3ϕ12

Quadro 47 - Vigas da Cobertura ndash Armaduras de Flexatildeo (cont)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 57

443 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Esforccedilo Transverso

O dimensionamento das armaduras de corte foi realizado com base na envolvente dos

esforccedilos transversos maacuteximos indicada na Figura 435 a partir de um conjunto de folhas de

caacutelculo em ˝Excel˝

Os resultados estatildeo indicados nos Quadros 48 e 49

Materiais

Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Comb

VEd

[kN]

acw ν θ

[deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

V11 385

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-4766 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 1522 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 4526 1 054 45 802 Verifica

V121 335

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6468 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo -2996 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6141 1 054 45 802 Verifica

V122 335

Apoio

Esquerdo ENV_

ELU

-5624 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2199 1 054 45 802 Verifica

Apoio Direito 5553 1 054 45 802 Verifica

V123 385

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6093 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2494 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 7081 1 054 45 802 Verifica

Quadro 48 - Dimensionamento ao Esforccedilo Transverso das Vigas da Cobertura

Figura 435 - Envolvente dos Esforccedilos Transversos das Vigas da Cobertura

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

58

Materiais

Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Comb

VEd

[kN]

acw ν θ

[deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

V131 335

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6129 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 3131 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6738 1 054 45 802 Verifica

V132 335

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-647 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2234 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 5427 1 054 45 802 Verifica

V133 385

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-7593 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 1998 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6288 1 054 45 802 Verifica

V141 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-7895 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2203 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 7624 1 054 45 802 Verifica

V142 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-7592 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2305 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 7927 1 054 45 802 Verifica

V15 796

Apoio

Esquerdo ENV_

ELU

-5985 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo -693 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6202 1 054 45 802 Verifica

V161 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-10117 1 054 46 802 Verifica

12Vatildeo -10996 1 054 47 802 Verifica

Apo Direito 6350 1 054 48 802 Verifica

V162 241

Ap Esquerdo ENV_

ELU

5268 1 054 49 802 Verifica

12Vatildeo -684 1 054 50 802 Verifica

Ap Direito 8788 1 054 51 802 Verifica

V171 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6557 1 054 52 802 Verifica

12Vatildeo -1933 1 054 53 802 Verifica

Ap Direito 6997 1 054 54 802 Verifica

V172 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6399 1 054 55 802 Verifica

12Vatildeo -1365 1 054 56 802 Verifica

Ap Direito 4762 1 054 57 802 Verifica

V173 241

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6328 1 054 58 802 Verifica

12Vatildeo -4398 1 054 59 802 Verifica

Ap Direito 6576 1 054 60 802 Verifica

Quadro 48 - Dimensionamento ao Esforccedilo Transverso das Vigas da Cobertura (cont)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 59

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas Secccedilotildees Combinaccedilatildeo ρwmin

min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m] max

swA

s

[cm2m]

sw

adoptado

A

s

[cm2m]

Nordm

Ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m)]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

slmaacutex

[mm]

stmaacutex

[mm] Estribos

V11

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 185 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 059 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 175 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V121

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 250 3105 250 2 13 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 116 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 238 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V122

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 218 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 085 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 215 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V123

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 236 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 097 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 274 3105 274 2 14 201 495 495 ϕ8025

V131

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 237 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 121 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 261 3105 261 2 13 201 495 495 ϕ8025

V132

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 251 3105 251 2 13 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 087 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 210 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V133

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 294 3105 294 2 15 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 077 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 243 3105 243 2 12 201 495 495 ϕ8025

Quadro 49 - Armaduras de Esforccedilo Transverso nas Vigas da Cobertura

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

60

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck= 25 Mpa

b= 03 m

h= 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas Secccedilotildees Combinaccedilatildeo ρwmin min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m]

max

swA

s

[cm2m

]

sw

adoptado

A

s

[cm2m]

Nordm

ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m

]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

slmaacutex

[mm]

stmaacutex

[mm] Estribos

V141

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 306 3105 306 2 15 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 085 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 295 3105 295 2 15 201 495 495 ϕ8025

V142

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 294 3105 294 2 15 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 089 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 307 3105 307 2 15 201 495 495 ϕ8025

V15

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 232 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 027 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 240 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V161

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 406 3105 406 2 20 251 495 495 ϕ802

12Vatildeo 00008 240 046 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 273 3105 273 2 14 201 495 495 ϕ8025

V162

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 235 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 032 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 420 3105 420 2 21 251 495 495 ϕ8025

V171

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 325 3105 325 2 16 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 099 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 373 3105 373 2 19 201 495 495 ϕ8025

V172

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 354 3105 354 2 18 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 078 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 284 3105 284 2 14 201 495 495 ϕ8025

Quadro 49 - Armaduras de Esforccedilo Transverso nas Vigas da Cobertura (cont)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 61

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4cm

d = 066 m

Vigas Secccedilotildees Combinaccedilatildeo ρwmin

min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m]

max

swA

s

[cm2m]

sw

adoptado

A

s

[cm2m]

nordm ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

slmaacutex

[mm]

stmaacutex

[mm]

Estribos

V173

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 392 3105 392 2 20 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 283 3105 283 2 14 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 441 3105 441 2 22 251 495 495 ϕ8025

Quadro 49 - Armaduras de Esforccedilo Transverso nas Vigas da Cobertura (cont)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

62

444 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo - Fendilhaccedilatildeo

O dimensionamento aos estados limites de fendilhaccedilatildeo foi efetuado aplicando os criteacuterios

do EC2 atraveacutes de uma folha de caacutelculo em ˝Excel˝ e recorrendo tambeacutem ao software ˝Gala

Reinforcement˝

Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo

Materiais

Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo C2530

fck = 25 Mpa

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

Viga Combinaccedilatildeo fcteff

[MPa] kc k

Act

[cm2m]

Asmins

[cm2m]

V030mx070m ENV_ELU 26 04 1 1050 218

Conclusatildeo Todas as armaduras longitudinais das vigas da cobertura tecircm armaduras

superiores agrave armadura miacutenima de fendilhaccedilatildeo

Espaccedilamentos Maacuteximos dos Varotildees

O limite maacuteximo de abertura de fendas wmax natildeo pode ser superior a 03 mm uma vez que

todas as vigas satildeo da classe de exposiccedilatildeo XC2

A verificaccedilatildeo das aberturas das fendas foi realizada nas secccedilotildees dos apoios das vigas

Na Figura 436 estaacute indicada a verificaccedilatildeo para a secccedilatildeo mais desfavoraacutevel de uma das

vigas tendo-se verificado que a abertura maacutexima eacute de 0279 mm inferior ao valor maacuteximo

admissiacutevel

445 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Deformaccedilatildeo

Uma vez que as vigas foram dimensionadas de modo a satisfazerem os limites vatildeoaltura

de acordo com o EC2 considera-se que as flechas natildeo excedem os limites estabelecidos

Quadro 410 - Vigas de Coberturas - Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo

Figura 436 - Estado Limite de Fendilhaccedilatildeo na Secccedilatildeo do Apoio de uma das Vigas

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 63

Nota Em relaccedilatildeo agraves vigas de fundaccedilatildeo do Edifiacutecio o dimensionamento encontra-se no Anexo I

Pilares 45

451 Dimensionamento

Os pilares foram dimensionados a partir da anaacutelise direta dos ficheiros de resultados dos

esforccedilos NEdx + MEy + MEdz para as combinaccedilotildees mais desfavoraacuteveis determinados no

˝SAP2000˝ em relaccedilatildeo aos estados limites uacuteltimos

O dimensionamento orgacircnico foi feito com recurso agraves expressotildees das secccedilotildees sujeitas agrave

flexatildeo desviada com compressatildeo e ou traccedilatildeo a partir do software ˝Gala Reinforcement˝

considerando para os materiais o betatildeo da classe C2530 e o accedilo das armaduras ordinaacuterias

A500NR

De modo a facilitar o dimensionamento dos pilares criaram-se diferentes grupos com base

nos esforccedilos da mesma ordem de grandeza

a)

b)

Pilares Grupos

Secccedilotildees

[m x m] h

[m] a b

P11

A

035 035 185

P12 035 035 185

P13 035 035 185

P14 035 035 185

P15

B

035 035 185

P16 035 035 185

P17 035 035 185

P18 035 035 185

P19 C

035 035 185

P110 035 035 185

P111 D

035 035 185

P112 035 035 185

Figura 437 - Identificaccedilatildeo dos Grupos de Pilares ndash a) Vista em 3D b) Vista em Planta

Quadro 411 - Grupos e Geometria dos Pilares

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

64

452 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Longitudinais

O dimensionamento foi realizado de modo a verificar se os esforccedilos de caacutelculo para as

combinaccedilotildees de accedilotildees dos estados limites uacuteltimos mais condicionantes eram inferiores agrave

capacidade resistente das secccedilotildees previamente arbitradas (geometria e armaduras)

Os quadros e graacuteficos seguintes resumem o estudo das secccedilotildees dos diferentes grupos de

pilares a partir dos esforccedilos determinados no ˝SAP2000˝ tendo-se recorrido ao ˝Gala

Reinforcement˝ e tambeacutem a folhas elaboradas em ˝Excel˝ para as diferentes verificaccedilotildees

Pilares do Grupo A

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

Quadro 413 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo A

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 1587 kN (Compressatildeo)

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 2315 kN (Compressatildeo)

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wxx2) -15870 4007 1825

ELUT+

(Wy2) -23154 1643 712

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armadura

adotada

035 m x 035 m 245 905 49 8ϕ12

Figura 438 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N= - 1587 kN b) N= - 2315 kN

Quadro 412 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo A

Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 65

Pilares do Grupo B

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

Quadro 415 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo B

Pilares do Grupo C

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 804 kN (Compressatildeo)

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wxx1) -8040 -2080 3922

ELUT+(Wyy1) -10220 -3626 -3583

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armadura

adotada

035 m x 035 m 245 905 49 8ϕ12

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wyy1) -14467 -1189 1836

ELUE1y -10730 7014 1452

Quadro 414 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo B

Figura 439 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 804 kN b) N = - 1022 kN

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100M

z

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 1022 kN (Compressatildeo)

Quadro 416 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo C

Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

66

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

Quadro 417 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo C

Pilares do Grupo D

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armadura

adotada

035 m x 035 m 245 1257 49 4ϕ16+4ϕ12

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wyy1) -11142 -1273 -2928

ELUE1y -9015 1804 937

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 1073 kN (Compressatildeo)

Quadro 418 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo D

Figura 441 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 11142 kN b) N = - 9015 kN

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 mx 035m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 11142 kN (Compressatildeo)

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 mx 035m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 9015 kN (Compressatildeo)

-80

-40

0

40

80

-80 -40 0 40 80

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 14467 kN (Compressatildeo)

Figura 440 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 14467 kN b) N = - 1073 kN

Capacidade

Resistente Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 67

Quadro 419 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo D

Nota As armaduras consideradas para todos os pilares verificam a seguranccedila aos estados

limites uacuteltimos de flexatildeo composta

453 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Transversais (Cintas)

A partir dos esforccedilos transversos maacuteximos das combinaccedilotildees dos estados limites uacuteltimos

foram realizados os caacutelculos para o dimensionamento das armaduras transversais de acordo

com os elementos indicados nos Quadros 420 e 421

Quadro 420 - Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo

Materiais Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo

C2530

fck = 25 Mpa

b = 035 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

Pilares Secccedilotildees

VEdy

[kN]

VEdz

[kN]

acw ν θ [deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

PA 035m x 035m 2348 4087 1 054 45 439 Verifica

PB 035m x 035m 3741 3851 1 054 45 439 Verifica

PC 035m x 035m 1739 1301 1 054 45 439 Verifica

PD 035m x 035m 4596 3133 1 054 45 439 Verifica

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armaduras

adotadas

035 m x 035 m 245 1257 49 4ϕ16+4ϕ12

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

68

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4cm

Grupos

de Pilares Secccedilotildees

ρwmin

min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m]

max

swA

s

[cm2m]

[cm2m]

Nordm

Ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

sclmaacutex

[mm] Estribos

PA 035m x 035m 00008 280 337 3623 337 2 17 335 160 ϕ8015

PB 035m x 035m 00008 280 319 3623 319 2 16 335 160 ϕ8015

PC 035m x 035m 00008 280 154 3623 154 2 14 335 160 ϕ8015

PD 035m x 035m 00008 280 421 3623 421 2 21 335 160 ϕ8015

A Figura 442 representa a pormenorizaccedilatildeo das armaduras nos pilares

Quadro 421 - Cintas nos Pilares

Figura 442 - Armaduras nos Pilares

8ϕ12

Cintas ϕ8015

sw

adoptado

A

s

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 69

454 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo - Fendilhaccedilatildeo

Os estados limites de fendilhaccedilatildeo dos pilares foram analisados pelo ˝Gala Reinforcement˝

e tambeacutem em folhas de caacutelculo em ˝Excel˝

Armaduras Miacutenimas de Fendilhaccedilatildeo

Materiais

Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo C2530 fck= 25Mpa

A500 fyk= 500Mpa

Grupos

de

Pilares

fcteff

[MPa] kc k

Act

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

PA 26 04 1 613 127

PB 26 04 1 613 127

PC 26 04 1 613 127

PD 26 04 1 613 127

Nota Todas as armaduras longitudinais dos pilares tecircm uma armadura superior agrave armadura

miacutenima de fendilhaccedilatildeo verificando assim o estado limite de fendilhaccedilatildeo

Espaccedilamento Maacuteximos dos Varotildees

O limite maacuteximo de abertura de fendas wmax considerado foi de 03 mm uma vez que os

pilares da estrutura pertencem agrave classe de exposiccedilatildeo XC2

A verificaccedilatildeo das aberturas das fendas foi realizada nas secccedilotildees dos pilares conforme

indicado na Figura 442

Quadro 422 - Armaduras Miacutenimas de Fendilhaccedilatildeo dos Pilares

Figura 443 - Estado Limite de Fendilhaccedilatildeo nas Secccedilotildees dos Pilares

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

70

Sapatas 46

461 Dimensionamento

As sapatas foram calculadas segundo os criteacuterios gerais definidos na Memoacuteria Descritiva

De acordo com o que foi referido no preacute-dimensionamento os momentos fletores dos

pilares satildeo absorvidos diretamente pelas vigas de fundaccedilatildeo

As sapatas foram dimensionadas para as combinaccedilotildees raras e apenas para os esforccedilos

axiais provenientes da superestrutura a que se juntaram tambeacutem os pesos proacuteprios e da terra

sobre as sapatas

O caacutelculo das armaduras foi feito pelo Meacutetodo de Labelle a partir das seguintes expressotildees

462 Estados Limites Uacuteltimos ndash Resistecircncia agrave Rotura por Corte

Os Quadros 423 424 e 425 resumem todas verificaccedilotildees realizadas no caacutelculo das

sapatas

( )

8 ( )

tsd x osx bsd

syd syd

F A aA N

f B d f B

(Eq 41)

( )

8 ( )

tsd y osy bsd

syd syd

F B aA N

f B d f A

(Eq 42)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 71

Quadro 423 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila do Solo ndash Combinaccedilotildees Siacutesmicas

Sapatas

Betatildeo C2530

fcd = 167 Mpa

Accedilo A500

fyd = 435 Mpa Peso

de

Terra

[kN]

Peso

da

Sapata

[kN]

Combinaccedilatildeo Siacutesmica

Verificaccedilatildeo

Geometria Combinaccedilatildeo

Siacutesmica

A

[m]

B

[m]

H

[m]

H1

[m]

ao

[m]

bo

[m] Combinaccedilotildees

F3

[kN]

Nb

[kN] σsolo

[kNm2]

2σadm

[kNm2] σsolo le 2σadm Raacutecio

S11 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 10156 11847 7582 500 Verifica 015

S12 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 18417 20107 12868 500 Verifica 026

S13 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 19366 21056 13476 500 Verifica 027

S14 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 11036 12726 8145 500 Verifica 016

S15 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 16485 18175 11632 500 Verifica 023

S16 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 16372 18062 11560 500 Verifica 023

S17 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 10002 11692 7483 500 Verifica 015

S18 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 19535 21225 13584 500 Verifica 027

S19 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 25289 26980 17267 500 Verifica 035

S110 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 14129 15819 10124 500 Verifica 020

S21 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 4341 6032 3860 500 Verifica 008

S22 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 7219 8909 5702 500 Verifica 011

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

72

Quadro 424 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila do Solo ndash Combinaccedilotildees Raras

Sapatas

Betatildeo C2530

fcd = 167 MPa

Accedilo A500

fyd = 435 MPa Peso

de

Terra

[kN]

Peso

das

Sapata

s

[kN]

Combinaccedilatildeo Rara Verificaccedilatildeo

Geometria Combinaccedilatildeo Rara

A

[m]

B

[m]

H

[m]

H1

[m]

ao

[m]

bo

[m] Combinaccedilotildees

F3

[kN]

Nb

[kN]

σsolo

[kNm2]

σadm

[kNm2]

σsolole σadm Raacutecio

S11 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wxx1) 12505 14196 9085 250 Verifica 036

S12 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wyy1) 18620 20310 12999 250 Verifica 052

S13 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wyy1) 19575 21265 13610 250 Verifica 054

S14 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wyy1) 13704 15394 9852 250 Verifica 039

S15 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wxx1) 16775 18465 11817 250 Verifica 047

S16 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wyy1) 16850 18540 11865 250 Verifica 047

S17 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wy1) 12393 14083 9013 250 Verifica 036

S18 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wx1) 19613 21303 13634 250 Verifica 055

S19 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wyy1) 27681 29371 18797 250 Verifica 075

S110 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_Wx1(T-) 14548 16238 10393 250 Verifica 042

S111 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T+(Wy1) 6943 8634 5525 250 Verifica 022

S112 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T+(Wy1) 11365 13055 8355 250 Verifica 033

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 73

Sapatas

Peso

das

Sapatas

[kN]

Peso

de

Terra

[kN]

Esforccedilos da Estrutura Armaduras Direccedilatildeo X Armaduras Direccedilatildeo Y

Combinaccedilatildeo

Siacutesmica

Combinaccedilatildeo

Fundamental

Comb

Siacutesmica

Comb

Fund ArmX

Comb

Siacutesmica

Comb

Fund ArmY

Comb

(ELU)

F3

[kN]

Nbsd

[kN]

Comb

(ELU)

F3

[kN]

Nbsd

[kN]

Asxcalculo

[cm2m]

Asxcalculo

[cm2m]

Asy calculo

[cm2m]

Asy calculo

[cm2m]

S11 1172 518 E1x 10156 11847 T-(Wxx1) 17666 19357 091 148 ϕ12015 091 148 ϕ12015

S12 1172 518 E1x 18417 19588 SC1+SC2

(T+)

25289 26980 150 207 ϕ12015 150 207 ϕ12015

S13 1172 518 E1x 19366 20538 SC1+SC2

(T+)

25289 26980 157 207 ϕ12015 157 207 ϕ12015

S14 1172 518 E1x 11036 12208 T-(Wyy1) 19305 20996 094 161 ϕ12015 094 161 ϕ12015

S15 1172 518 E1x 16485 17657 SC1+SC2

(T+)

22669 24359 135 187 ϕ12015 135 187 ϕ12015

S16 1172 518 E1x 16372 17544 SC1+SC2

(T+)

22832 24523 134 188 ϕ12015 134 188 ϕ12015

S17 1172 518 E1x 10002 11174 T-(Wy1) 17664 19354 086 148 ϕ12015 086 148 ϕ12015

S18 1172 518 E1x 19535 20707 SC1+SC2

(T+)

26381 28071 159 215 ϕ12015 159 215 ϕ12015

S19 1172 518 E1x 25289 26461 T-(Wyy1) 37752 39442 203 302 ϕ12015 203 302 ϕ12015

S110 1172 518 E1x 14129 15301 SC2

(Wx1T-)

19716 21406 117 164 ϕ12015 117 164 ϕ12015

S111 1172 518 E1x 4341 5513 T+(Wy1) 10247 11937 042 091 ϕ12015 042 091 ϕ12015

S112 1172 518 E1x 7219 8390 T+(Wy1) 16327 18017 064 138 ϕ12015 064 138 ϕ12015

Quadro 425 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila das Sapatas

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

75

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

O dimensionamento da estrutura do piso metaacutelico consistiu na verificaccedilatildeo de seguranccedila

dos pilares e das vigas que formam esta estrutura a partir dos esforccedilos de caacutelculo

determinados no ˝SAP2000˝

Foram realizadas todas as verificaccedilotildees de seguranccedila para as secccedilotildees transversais e para os

elementos conforme o EC3

Recorreu-se tambeacutem ao programa ˝SemiComp˝ e a folhas de caacutelculo em ˝Excel˝ de modo

a comparar os resultados obtidos nas diversas verificaccedilotildees

O piso metaacutelico eacute constituiacutedo por um esqueleto formado por pilares e vigas principais com

perfis IPE100 e vigas secundaacuterias cujos perfis satildeo T50x6

Todo este conjunto estaacute ligado por um pavimento em accedilo em chapa xadrez 57 mm

Dimensionamento 51

511 Caracteriacutesticas Geomeacutetricas e Propriedades das Secccedilotildees Transversais

A verificaccedilatildeo da resistecircncia das secccedilotildees foi realizada a partir das caracteriacutesticas

geomeacutetricas dos perfis com base nas informaccedilotildees recolhidas na tabela de perfis laminados da

˝Arbed˝

Nos Quadros 51 e 52 indicam-se as carateriacutesticas geomeacutetricas dos perfis metaacutelicos

utilizados

Figura 51 - Vista em 3D do Piso Metaacutelico

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

76

Quadro 51 - Propriedades e Caracteriacutesticas Geomeacutetricas - Perfil IPE 100

fy

[MPa]

E

[MPa]

G

[kgm]

L

[m]

h

[mm]

b

[mm]

tw

[mm]

tf

[mm]

A

[mm2]

r

[mm]

235 210 81 168 100 55 41 57 1032 7

Eixo de Maior ineacutercia y-y Eixo de Menor Ineacutercia z-z Iy

[cm4]

Wely

[cm3]

Wply

[cm3]

iy

[cm]

Avz

[cm2]

Iz

[cm4]

Welz

[cm3]

Wplz

[cm3]

iz

[cm]

Avy

[cm2]

It

[cm4]

Iw

[cm6]

171 342 3941 407 508 1592 579 915 124 508 12 350

Quadro 52 - Propriedades e Carateriacutesticas Geomeacutetricas - Perfil T50x6

fy

[MPa]

E

[MPa]

G

[kgm]

L

[m]

h

[mm]

b

[mm]

s = t

[mm]

r

[mm]

A

[mm2]

235 210 444 06 50 50 6 6 564

Eixo x-x Eixo y-y

_ Ix

[cm4]

IxVx

[cm3]

ix

[cm]

Iy

[cm4]

IyVy

[cm3]

iy

[cm]

121 336 146 606 242 103

512 Classificaccedilatildeo da Classe das Secccedilotildees Transversais

Os Quadros 53 e 54 referem todos os passos empregues na classificaccedilatildeo das classes das

secccedilotildees transversais

Material Classificaccedilatildeo do Banzo Classificaccedilatildeo da Alma Classe agrave

Flexatildeo

+ Compressatildeo Accedilo S235 JR

fy = 235 MPa

ɛ= 1

c

[mm] c tf 9 ɛ

c

[mm] c tw 33 ɛ

1845 32 9 Banzo da

Classe 1 746 182 33

Alma da

Classe 1 1

Quadro 54 - Classificaccedilatildeo das Secccedilotildees do Perfil T50 x 6

Material Classificaccedilatildeo do Banzo Classificaccedilatildeo da Alma Classe agrave

Flexatildeo Accedilo 235 JR

fy = 235 MPa

ɛ= 1

c

[mm] c t 9 ɛ

c

[mm] c t 33 ɛ

16 27 10 Banzo da

Classe 1 38 63 33

Alma da

Classe 1 1

Quadro 53 - Classificaccedilatildeo das Secccedilotildees do Perfil IPE 100

f

c9 ε

t

w

c33 ε

t

f

c9 ε

t

w

c33 ε

t

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 77

Dimensionamento das Secccedilotildees Transversais e dos Elementos dos Pilares e das 52

Vigas

Os elementos que constituem os pilares e as vigas foram dimensionados recorrendo aos

processos indicados no Quadro 55

Quadro 55 - Processos utilizados no dimensionamento da Estrutura Metaacutelica

Processos de Caacutelculo Resistecircncia das Secccedilotildees

Transversais

Resistecircncia dos

Elementos

1 ndash Folha de Caacutelculo

em ˝Excel˝

Esforccedilo Axial de Compressatildeo

Momento Fletor e Esforccedilo

Transverso

Flexatildeo Composta

Flexatildeo Desviada

Flexatildeo Composta com

Esforccedilo Transverso

Encurvadura por

Compressatildeo

Encurvadura Lateral

Flexatildeo Composta

com Compressatildeo

2 ndash ˝SAP 2000˝

3 ndash ˝SemiComp˝

(+˝LTBeam˝)

4 ndash Comparaccedilatildeo dos

Resultados

Dimensionamento dos Pilares IPE 100 53

Estados Limites Uacuteltimos - Verificaccedilatildeo da Resistecircncia das Secccedilotildees e dos Elementos

mais solicitados

Foi realizada uma anaacutelise aos estados limites uacuteltimos dos perfis IPE100 que constituem os

montantes da estrutura metaacutelica tendo-se escolhido o pilar com maior raacutecio obtido no

programa de elementos finitos

No Quadro 56 apresentam-se os raacutecios de todos os pilares para a combinaccedilatildeo

condicionante dos estados limites uacuteltimos

Quadro 56 - Raacutecios dos Pilares

Nordm

Barra Perfil Tipo Combinaccedilotildees Raacutecio

537 IPE100 Pilar ELU 037

549 IPE100 Pilar ELU 034

528 IPE100 Pilar ELU 033

582 IPE100 Pilar ELU 032

534 IPE100 Pilar ELU 032

562 IPE100 Pilar ELU 030

552 IPE100 Pilar ELU 029

525 IPE100 Pilar ELU 028

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

78

Quadro 56 - Raacutecios dos Pilares (cont)

Nordm

Barra Perfil Tipo Combinaccedilotildees Raacutecio

585 IPE100 Pilar ELU 028

565 IPE100 Pilar ELU 026

513 IPE100 Pilar ELU 025

517 IPE100 Pilar ELU 025

515 IPE100 Pilar ELU 024

541 IPE100 Pilar ELU 022

545 IPE100 Pilar ELU 022

520 IPE100 Pilar ELU 022

532 IPE100 Pilar ELU 022

554 IPE100 Pilar ELU 022

539 IPE100 Pilar ELU 022

558 IPE100 Pilar ELU 021

533 IPE100 Pilar ELU 021

524 IPE100 Pilar ELU 021

504 IPE100 Pilar ELU 021

543 IPE100 Pilar ELU 021

522 IPE100 Pilar ELU 021

556 IPE100 Pilar ELU 021

502 IPE100 Pilar ELU 020

478 IPE100 Pilar ELU 020

490 IPE100 Pilar ELU 019

560 IPE100 Pilar ELU 019

547 IPE100 Pilar ELU 019

530 IPE100 Pilar ELU 019

506 IPE100 Pilar ELU 018

482 IPE100 Pilar ELU 017

480 IPE100 Pilar ELU 017

481 IPE100 Pilar ELU 017

487 IPE100 Pilar ELU 017

498 IPE100 Pilar ELU 017

580 IPE100 Pilar ELU 017

496 IPE100 Pilar ELU 016

493 IPE100 Pilar ELU 015

477 IPE100 Pilar ELU 015

574 IPE100 Pilar ELU 010

579 IPE100 Pilar ELU 008

567 IPE100 Pilar ELU 007

571 IPE100 Pilar ELU 007

569 IPE100 Pilar ELU 007

572 IPE100 Pilar ELU 006

483 IPE100 Pilar ELU 006

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 79

Esforccedilos de Caacutelculo para a combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel

Os esforccedilos de caacutelculo do pilar com maior raacutecio correspondente agrave combinaccedilatildeo mais

desfavoraacutevel estatildeo indicados na Figura 53 e no Quadro 57

Diagramas de Esforccedilos de Caacutelculo

NEd

[kN]

MyEd

[kNm]

MzEd

[kNm]

VyEd

[kN]

VzEd

[kN]

Quadro 57 - Esforccedilos de Caacutelculo mais desfavoraacuteveis na secccedilatildeo do Pilar

Esforccedilos Atuantes de Caacutelculo

NED

[kN]

MyED

[kNm]

MzED

[kNm]

VyEd

[kN]

VzEd

[kN]

-2676 -013 -012 -007 -008

Figura 53 - Diagramas de Esforccedilos de Caacutelculo

Figura 52 ndash Raacutecios de Dimensionamento da Combinaccedilatildeo mais condicionante do pilar IPE100

˝SAP 2000˝

Nordm

Barra Perfil Tipo Comb Raacutecio

537 IPE100 Pilar ELU 037

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

80

531 Processos de Caacutelculo

1ordm Processo - Dimensionamento pelas Folhas de Caacutelculo em ˝Excel˝

O dimensionamento em ˝Excel˝ permitiu proceder agraves seguintes verificaccedilotildees

Resistecircncia das Secccedilotildees Transversais

Quadro 58 ndash Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Axial de Compressatildeo

Quadro 59 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo

Quadro 510 - Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Transverso

Esforccedilo Transverso

Eixo y-y Eixo z-z Encurvadura por Esforccedilo

Transverso

VyEd

[kN]

VplyRd

[kN]

VzED

[kN]

VplzRd

[kN]

ɛ η

007 6892 0001 Verifica 008 6895 0001 Verifica 244 1 1 72 Verifica

Esforccedilo Axial de Compressatildeo

NED(-)

[kN]

NcRd

[kN]

2676 24252 011 Verifica

Momento Fletor

Eixo y-y Eixo z-z

MyED

[kNm]

Mplrdy

[kNm]

yEd

cyRd

M

M

yEd

cyRd

10M

M

MzED

[kNm]

MplzRd

[kNm]

zEd

czRd

M

M

zEd

czRd

10M

M

013 926 001 Verifica 012 215 013 Verifica

Ed

cRd

N

N

Ed

cRd

10N

N

yEd

cyRd

V

V

yEd

cyRd

10V

V

zEd

czRd

V

V

zEd

czRd

10V

V

w

w

h

t

ε72 times

η

w

w

h ε 72 times

t η

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 81

Quadro 511 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Composta (M+N)

Flexatildeo Composta (M+N)

Eixo y-y Eixo z-z

1ordf Condiccedilatildeo 2ordf Condiccedilatildeo

Natildeo eacute

necessaacuterio

minorar o

MplRd

Natildeo eacute

necessaacuterio

minorar o

MplRd

025NplRd NEd le 025 NplRd

6063 Verifica 4818 Verifica 9261 0014 Verifica 9635 Verifica 215 006 Verifica

Quadro 512 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Desviada

Flexatildeo Composta com Esforccedilo Transverso (M+N+V)

Eixo y-y Eixo z-z

ρy

1ordf Condiccedilatildeo 2ordf Condiccedilatildeo Natildeo eacute necessaacuterio

minorar o MplRd n le 020 05VRd VEd le 05VRd

Natildeo eacute necessaacuterio

minorar o MplRd

025 NRd NEd le 025 NRd 05VRd VEd le 05VRd MNVyRd le MplyRd MNVzRd le MplzRd

1 6063 Verifica 3446 Verifica 926 Verifica 3447 Verifica 215

Flexatildeo Desviada

α = 5n 1 yEd zEd

NyRd NzRd

M M

M M

yEd zEd

NyRd NzRd

10M M

M M

2 1 0056 Verifica

w w

M0

05 h t

w wEd

M0

05 h t

γN

NyRd plyRd=M M

yEd

NyRd

M

M

yEd 10

NyRd

M

M w w y

M0

h t

γ

f w w yEd

M0

h t

γ

fN

NzRd plzRd=M M

zEd

NzRd

M

M

zEd10

NzRd

M

M

Quadro 513 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Composta com Esforccedilo Transverso (M+N+V)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

82

Elementos Uniformes Comprimidos - Colunas

Curva de Encurvadura Encurvadura segundo o Eixo mais Resistente y-y Encurvadura segundo o Eixo menos Resistente z-z

h

b

tf

[mm]

Curva

eixo

y-y

Curva

eixo

z-z

βA λ1 αy Lcry λy y

y y 02y

NbyRd

[kN]

Ed

byRd

10N

N αz Lcrz λz

z

z z z 02

NbRdz

[kN]

Ed

bzRd

10N

N

18 57 a b 1 939 021 168 413 044 062 094 Verifica 2285 Verifica 034 168 1355 14 175 036 Verifica 8831 Verifica

Elementos Uniformes em Flexatildeo - Resistecircncia agrave Encurvadura

Encurvadura Lateral

Tipo de

diagrama de

Momentos em y

kz C1 Mcr

[kNm]

Wy

[cm3] LT

LT0

LT LT0

h

b

Curva de

Encurv

Lateral

αLT β LT LT

MbRdy

[kNm]

Ed

bRdy

10M

M

10 188 23 3941 064 04

Com risco de

bambeamento 182 b 034 075 070 090 832 Verifica

Quadro 514 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura por Compressatildeo

Quadro 515 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura Lateral

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 83

Resistecircncia do Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo ndash Colunas - Viga

Quadro 518 - Flexatildeo Composta com Compressatildeo

c) Flexatildeo Composta com Compressatildeo Colunas - Viga

Eq661 le 1

Eq662 le 1

012 001 0029 016 Verifica 030 0014 0048 037 Verifica

a) Caacutelculo dos Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes

a1) Cmy - Flexatildeo na direccedilatildeo do Eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo z-z

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de

Diagramas de

Momentos

Tipo de

Carga Ѱy Cmy

168 0 013 Linear Uniforme 0 06

a2) Cmz - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo z-z e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Lz

[m]

MEdzesq

[kNm]

MEdzdir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱz Cmz

168 0 012 Linear Uniforme 0 06

a3) CmLT - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱy CmLT

168 0 013 Linear Uniforme 0 06

b) Fatores de Interaccedilatildeo kij ndash Meacutetodo

Alternativo 2

kyy kyz kzy kzz

06 051 091 085

Ed

y

y

M1

A

χγ

N

f

yEd

yyply y

LTM1

k

χγ

M

W fzEd

yzplz y

M1

k timestimes

γ

M

W f

yEd zEdEdyy yz

ply plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA times times

χ χ timesγ γ γ

y y

y

M MN

f W f W f

Ed

y

z

M1

A

χγ

N

fyEd

zyply y

LTM1

k timestimes

χ timesγ

M

W fzEd

zzplz y

M1

k times

γ

M

W f

yEd zEdEdzy zz

ply y plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA

χ χγ γ γ

y

z

M MN

f W f W f

Quadro 517 - Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes Quadro 516 ndash Fatores de Interaccedilatildeo kij

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

84

2ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelo ˝SAP2000˝

Apresenta-se na Figura 54 os resultados do dimensionamento da folha de caacutelculo do

˝SAP2000˝ que inclui os seguintes itens

1 ndash Identificaccedilatildeo do nordm da barra perfil comprimento combinaccedilatildeo de accedilatildeo classe de secccedilatildeo

2 ndash Caracteriacutesticas e propriedades geomeacutetricas do perfil

3 ndash Esforccedilos de caacutelculo para a combinaccedilatildeo que conduz a um maior raacutecio

4 ndash Dimensionamento da secccedilatildeo agrave flexatildeo composta com compressatildeo

5 ndash Dimensionamento agrave encurvadura por compressatildeo

6 e 7 ndash Dimensionamento agrave encurvadura lateral

8 ndash Fatores de Interaccedilatildeo

1

2

3

4

5

Figura 54 - Folha de Dimensionamento do ˝SAP2000 ˝ para o Pilar IPE100 mais solicitado

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 85

3ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelo ˝SemiComp˝

Este software foi utilizado para a verificaccedilatildeo da secccedilatildeo mais esforccedilada e tambeacutem do

elemento agrave flexatildeo composta com compressatildeo conforme os resultados indicados nas Figuras

55 56 e 57

6

7

8

Figura 54 - Folha de Dimensionamento do ˝SAP2000 ˝ para o Pilar IPE100 mais solicitado (cont)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

86

Verificaccedilatildeo da Secccedilatildeo

Figura 55 - Folha de Caacutelculo do ˝SemiComp˝ - Verificaccedilatildeo da Secccedilatildeo Transversal

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 87

Verificaccedilatildeo do Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo

Figura 56 - Folha de Caacutelculo do ˝SemiComp˝ - Verificaccedilatildeo para o Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

88

Nota Para a utilizaccedilatildeo do software ˝SemiComp˝ foi necessaacuterio determinar previamente o

momento criacutetico tendo-se utilizado para esta finalidade o software ˝LTBeam˝ cujo

resultado estaacute indicado na Figura 57

532 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Verificaccedilatildeo de Seguranccedila aos Estados Limites de

Deformaccedilatildeo

A verificaccedilatildeo de seguranccedila aos estados limites de utilizaccedilatildeo foi determinada com base nos

deslocamentos horizontais nas direccedilotildees x e y determinados no ˝SAP2000˝

No Quadro 519 apresentam-se os deslocamentos maacuteximos e os valores admissiacuteveis para o

pilar mais condicionante

Quadro 519 - Deslocamento Horizontal Maacuteximo do Pilar

Elemento H300

[cm]

δx

[cm] δx le H300

δy

[cm] δy le H300

Pilar

IPE100 168300 = 056 0008 Verifica 0015 Verifica

A verificaccedilatildeo de seguranccedila aos estados limites de utilizaccedilatildeo foi realizada com base nos

deslocamentos horizontais nas direccedilotildees x e y determinados no ˝SAP2000˝

Figura 57 - Determinaccedilatildeo do Momento Critico - ˝LTBeam˝

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 89

52 Dimensionamento das Vigas IPE 100

Estados Limites Uacuteltimos - Verificaccedilatildeo da Resistecircncia das Secccedilotildees e dos Elementos

mais solicitados

No dimensionamento aos estados limites uacuteltimos das vigas dos perfis IPE100 foi escolhida

a viga com maior raacutecio para a combinaccedilatildeo mais condicionante

No Quadro 520 apresentam-se os raacutecios de todas as vigas para a combinaccedilatildeo desfavoraacutevel

dos estados limites uacuteltimos

Quadro 520 - Raacutecios das Vigas

Nordm Barra Perfil Tipo Combinaccedilotildees Raacutecios

623 IPE100 Viga ELU 038

622 IPE100 Viga ELU 037

188 IPE100 Viga ELU 037

150 IPE100 Viga ELU 036

148 IPE100 Viga ELU 036

187 IPE100 Viga ELU 035

162 IPE100 Viga ELU 035

175 IPE100 Viga ELU 035

189 IPE100 Viga ELU 035

186 IPE100 Viga ELU 034

174 IPE100 Viga ELU 034

161 IPE100 Viga ELU 033

163 IPE100 Viga ELU 033

176 IPE100 Viga ELU 033

173 IPE100 Viga ELU 032

160 IPE100 Viga ELU 032

201 IPE100 Viga ELU 029

200 IPE100 Viga ELU 029

202 IPE100 Viga ELU 028

199 IPE100 Viga ELU 028

140 IPE100 Viga ELU 020

139 IPE100 Viga ELU 020

178 IPE100 Viga ELU 019

177 IPE100 Viga ELU 019

165 IPE100 Viga ELU 018

164 IPE100 Viga ELU 018

781 IPE100 Viga ELU 018

780 IPE100 Viga ELU 018

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

90

Esforccedilos de Caacutelculo para a combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel

Na Figura 59 e no Quadro 521 apresentam-se os esforccedilos de caacutelculo da viga com maior

raacutecio correspondente agrave combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel

531 Diagramas de Esforccedilos de Caacutelculo

MyEd [kNm]

[k]

VzEd [kN]

Quadro 521 - Esforccedilos de Caacutelculo mais desfavoraacuteveis na secccedilatildeo da Viga

NED

[kN]

MyED

[kNm]

MzED

[kNm]

VyEd

[kN]

VzEd

[kN]

Sem

significado 337

Sem

significado

Sem

significado -1046

Figura 59 - Diagramas de Esforccedilos na Viga

Figura 58 - ˝SAP2000˝ - Raacutecios de Dimensionamento da Viga mais solicitada

Nordm

Barra Perfil Tipo Comb Raacutecio

623 IPE100 Viga ELU 038

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 91

533 Processos de Caacutelculo

1ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelas Folhas de Caacutelculo em ˝Excel˝

Verificaccedilotildees realizadas para a viga - IPE100

Resistecircncia das Secccedilotildees Transversais

Quadro 522 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo

Quadro 523 - Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Transverso

Esforccedilo Transverso

Eixo z-z Encurvadura por Esforccedilo

Transverso

VzEd

[kN]

VplzRd

[kN]

ɛ η

1046 6895 0152 Verifica 244 1 1 72 Verifica

Momento Fletor

Eixo y-y

MyEd

[kNm]

Mplrdy

[kNm]

yEd

cyRd

10M

M

337 926 036 Verifica

yEd

cyRd

M

M

zEd

czRd

V

V

zEd

czRd

10V

V

w

w

h

t

ε72 times

η

w

w

h ε 72 times

t η

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

92

Resistecircncia do Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo ndash Colunas-Viga

Elementos Uniformes em Flexatildeo

Encurvadura Lateral

Tipo de

Diagrama de

Momentos em y

ψ C1 kz Mcr

[kNm]

Wy

[cm3]

Curva de

Encurv

Lateral

MbyRd

0 188 1 2372 3941 063 04 Com risco de

Bambeamento 182 b 034 08 069 091 839 040 Verifica

a) Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes

a1) Cmy - Flexatildeo na direccedilatildeo do Eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo z-z

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de

Diagramas de

Momentos

Tipo de

Carga Ѱy Cmy

161 0 337 Linear Uniforme 0 06

a2) Cmz - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo z-z e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Lz

[m]

MEdzesq

[kNm]

MEdzdir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱz Cmz

161 0 0 - Uniforme 0 0

a3) CmLT - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱy CmLT

161 0 337 Linear Uniforme 0 06

b) Fatores de Interaccedilatildeo kij ndash Meacutetodo

Alternativo 2

kyy kyz kzy kzz

06 0 10 0

Quadro 524 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura Lateral

LT LT0 LT LT0 h

b LT LTΦ LTEd

byRd

M

MEd

byRd

10M

M

Quadro 526 - Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes Quadro 525 - Fatores de Interaccedilatildeo kij

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 93

Quadro 527 - Flexatildeo Composta Com Compressatildeo

a) Flexatildeo Composta com Compressatildeo Colunas - Viga

Eq661 le 1

Eq662 le 1

0 0241 0 0241 Verifica 0 0402 0 0402 Verifica

yEd

yyply y

LTM1

k

χγ

M

W fEd

y

y

M1

A

χγ

N

fzEd

yzplz y

M1

k timestimes

γ

M

W f

yEd zEdEdyy yz

ply plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA times times

χ χ timesγ γ γ

y y

y

M MN

f W f W fEd

y

z

M1

A

χγ

N

f

zEdzy

ply y

LTM1

k

χγ

M

W fzEd

zzplz y

M1

k times

γ

M

W f

yEd zEdEdzy zz

ply y plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA

χ χγ γ γ

y

z

M MN

f W f W f

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

94

2ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelo˝ SAP2000˝

Na Figura 510 apresentam-se alguns dos resultados do dimensionamento da folha de

caacutelculo do ˝SAP2000˝ utilizados na verificaccedilatildeo das secccedilotildees transversais da viga mais

esforccedilada bem como no estudo da encurvadura lateral (bambeamento)

De acordo com os diagramas de esforccedilos de caacutelculo momentos fletores e esforccedilos

transversos mais desfavoraacuteveis estudaram-se os trecircs troccedilos em que a viga ao bambeamento

Estados Limites Uacuteltimos

1ordmTroccedilo

2ordmTroccedilo

3ordmTroccedilo

Figura 510 - Folhas de Dimensionamento do ˝SAP2000˝ para a Viga IPE100

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 95

Verificaccedilotildees

Os Quadros 528 e 529 apresentam as verificaccedilotildees realizadas

Quadro 528 - Valores dos Esforccedilos em cada Troccedilo da Viga

Troccedilos Mcr

[kNm]

MbRd

[kNm]

1ordm 10483 914

2ordm 5534 880

3ordm 20371 923

Quadro 529 - Raacutecios das Secccedilotildees mais Esforccediladas e da Encurvadura da Viga

Raacutecios ndash Verificaccedilotildees

Secccedilotildees mais Esforccediladas Encurvadura

da Viga

Ed

Rd

N

N

y Ed

y Rd

M

M

z Ed

z Rd

V

V

z Ed

z Rd

M

M

y Ed

y bRd

M

M

Sem

Significado

3370363

926

10420152

6867

Sem

Significado 337

038288

Nota Uma vez que NEd eacute igual a zero e VEd le 05VRd os momentos resistentes de caacutelculo natildeo

satildeo minorados pela presenccedila deste esforccedilo

4ordm Quadro Comparativo

Nos Quadros 530 e 531 apresentam-se a comparaccedilatildeo dos diferentes resultados obtidos

Quadro 530 - Raacutecios na Viga

Folhas de

Caacutelculo ˝SAP2000˝

y Ed

y Rd

M

M 036 036

z Ed

z Rd

V

V 0152 0152

Quadro 531 - Raacutecios na Viga

Folhas de

Caacutelculo ˝SAP2000˝

Mcr

1ordm Troccedilo 15315 10483

2ordm Troccedilo 5970 5534

3ordm Troccedilo 23238 20371

MbRd

1ordm Troccedilo 926 9143

2ordm Troccedilo 926 88

3ordm Troccedilo 926 923

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

96

Conclusotildees Verifica-se no Quadro 530 que os resultados do dimensionamento pelos dois

processos conduzem a valores da mesma ordem de grandeza e inferiores agrave

unidade

Estados Limites de Serviccedilo

A verificaccedilatildeo da seguranccedila aos estados limites de utilizaccedilatildeo foi realizada com base nos

deslocamentos verticais maacuteximos para a combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel conforme se indica

na Figura 511

Quadro 532 - Deslocamento Maacuteximo da Viga

Elemento δmaxSAP2000

[cm]

δmaxEC3 = L300

[cm] δmaxSAP2000 le L300

Viga

IPE100 017 161300 = 054 Verifica

53 Ligaccedilotildees

534 Ligaccedilotildees Soldadas

As ligaccedilotildees soldadas foram dimensionadas de acordo com a informaccedilatildeo indicada na

Memoacuteria Descritiva

A Figura 512 apresenta o aacutebaco que permite de um modo simples proceder ao

dimensionamento dos cordotildees das soldaduras de acircngulo

Figura 511 - Deslocamento Maacuteximo da Viga para a Combinaccedilatildeo ELServiccedilo

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 97

Figura 512 - Aacutebaco de Dimensionamento dos Cordotildees de Soldadura de acircngulo S235 JR

Ligaccedilatildeo do Pilar ndash Viga (Soldada)

LOADS

Case Manual calculations

Mb2Ed = -337 [kNm] Bending moment in the left beam

Vb2Ed = -1046 [kN] Shear force in the left beam

Nb2Ed = -013 [kN] Axial force in the left beam

Mc2Ed = -012 [kNm] Bending moment in the upper column

Vc2Ed = -008 [kN] Shear force in the upper column

Nc2Ed = -2676 [kN] Axial force in the upper column

RESULTS

WEB PANEL - SHEAR Mb1Ed = 000 [kNm] Bending moment (right beam) [53(3)]

Mb2Ed = -337 [kNm] Bending moment (left beam) [53(3)]

Vc1Ed = 000 [kN] Shear force (lower column) [53(3)]

Vc2Ed = -008 [kN] Shear force (upper column) [53(3)]

z = 94 [mm] Lever arm [625]

VwpEd = (Mb1Ed - Mb2Ed) z - (Vc1Ed - Vc2Ed) 2

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 50 100 150 200 250 300

FwR

d [

kN]

L [mm] - Comprimento de cordatildeo

Cordotildees de Soldadura em Accedilo S235 JR

a=12mm

a=11mm

a=10mm

a=9mm

a=8mm

a=7mm

a=6mm

a=5mm

a=4mm

a=3mm

Figura 513 - Pormenor em 3D da ligaccedilatildeo Pilar - Viga

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

98

VwpEd = 3570 [kN] Shear force acting on the web panel [53(3)]

Avs = 508 [cm2] Shear area of the column web EN1993-1-1[626(3)]

Avc = 508 [cm2] Shear area EN1993-1-1[626(3)]

ds = 94 [mm] Distance between the centroids of stiffeners [6261(4)]

MplfcRd = 010 [kNm] Plastic resistance of the column flange for bending [6261(4)]

MplstuRd = 012 [kNm] Plastic resistance of the upper transverse stiffener for bending [6261(4)]

MplstlRd = 012 [kNm] Plastic resistance of the lower transverse stiffener for bending [6261(4)]

VwpRd = 09 ( Avsfywc ) (3 M0) + Min(4 MplfcRd ds (2 MplfcRd + MplstuRd + MplstlRd) ds) VwpRd = 6656 [kN] Resistance of the column web panel for shear [6261]

VwpEd VwpRd le 10 054 lt 100 verified (054)

WELD RESISTANCE Aw = 1700 [cm

2] Area of all welds [4532(2)]

Awy = 1103 [cm2] Area of horizontal welds [4532(2)]

Awz = 597 [cm2] Area of vertical welds [4532(2)]

Iwy = 28893 [cm4] Moment of inertia of the weld arrangement with respect to the hor axis [4532(5)]

max=max = 000 [MPa] Normal stress in a weld [4532(5)]

= = 000 [MPa] Stress in a vertical weld [4532(5)]

II = 000 [MPa] Tangent stress [4532(5)]

w = 080

Correlation coefficient [4532(7)]

[max2 + 3(max

2)] le fu(wM2) 000 lt 23500 verified (000)

[2 + 3(

2+II

2)] le fu(wM2) 000 lt 23500 verified (000)

le 09fuM2 000 lt 16920 verified (000)

WEAKEST COMPONENT COLUMN WEB PANEL - SHEAR

Connection conforms to the code Ratio 054

535 Ligaccedilotildees Aparafusadas

Com base no software Robot Structural Analysis Professional junta-se a justificaccedilatildeo de

uma ligaccedilatildeo aparafusada do pilar rotulado agrave laje teacuterrea de fundaccedilatildeo da cave

No Anexo II estaacute o relatoacuterio completo do caacutelculo realizado

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 99

Ligaccedilatildeo na base do Pilar Rotulado

LOADS

Case Manual calculations

NjEd = -2676 [kN] Axial force

VjEdy = -007 [kN] Shear force

VjEdz = -008 [kN] Shear force

RESULTS

COMPRESSION ZONE

COMPRESSION OF CONCRETE

c = 23 [mm] Additional width of the bearing pressure zone [625(4)]

fjd = 1994 [MPa] Design bearing resistance [625(7)]

FcRdn = 19845 [kN] Bearing resistance of concrete for compression [6282(1)]

RESISTANCES OF SPREAD FOOTING IN THE COMPRESSION ZONE

NjRd = FcRdn NjRd = 19845 [kN] Resistance of a spread footing for axial compression [6282(1)]

CONNECTION CAPACITY CHECK

NjEd NjRd le 10 (624) 013 lt 100 verified (013)

Figura 514 - Pormenor em 3D da ligaccedilatildeo na base s do Pilar Rotulado

A ndash PECcedilAS ESCRITAS

IV CONCLUSOtildeES

CONCLUSOtildeES

A realizaccedilatildeo deste trabalho permitiu a aplicaccedilatildeo praacutetica de diversos conceitos adquiridos

nas vaacuterias unidades curriculares do curso de engenharia civil possibilitando tambeacutem a

aprendizagem de novos conceitos no domiacutenio do dimensionamento de estruturas que foram

fundamentais para a realizaccedilatildeo do Projeto da Sala Eleacutetrica e do Posto de Transformaccedilatildeo

O estudo aprofundado de outros projetos em conjunto com outros conhecimentos

complementares adquiridos na anaacutelise estrutural de estruturas foram tambeacutem fundamentais

no desenvolvimento das diferentes fases deste Projeto

A elaboraccedilatildeo deste trabalho permitiu adquirir e consolidar conhecimentos nas aacutereas

referentes a

Regulamentaccedilatildeo Europeia (Eurocoacutedigos Estruturais) na parte referente da anaacutelise das

accedilotildees do vento sismo temperatura etc

Aprendizagem de softwares tais como ˝SAP2000˝ ˝GaLa Reinforcement˝

˝SemiComp˝ ˝LTBeam˝ etc

Elaboraccedilatildeo de tabelas de caacutelculo em ˝Excel˝ utilizadas quer para o dimensionamento

orgacircnico de elementos em betatildeo armado mas tambeacutem para secccedilotildees e elementos

metaacutelicos

Elaboraccedilatildeo de peccedilas desenhadas com recurso ao ˝Autocad˝

Perspetivas Futuras

O dimensionamento deste Edifiacutecio a partir de uma soluccedilatildeo totalmente metaacutelica ou em

betatildeo armado com elementos preacute-fabricados de modo a compararem-se os custos entre a

soluccedilatildeo deste Projeto e estas soluccedilotildees

Programar parte das tabelas que serviram para o dimensionamento dos elementos de betatildeo

armado e metaacutelicos com recurso agrave linguagem de Visual Basic (VBA)

Desafiar alguns colegas de curso de modo a publicar em conjunto tabelas e aacutebacos que

permitam proceder ao dimensionamento de vigas pilares e sapatas em betatildeo armado de um

modo mais ceacutelere

Page 11: A PEÇAS ESCRITAS III. MEMÓRIA JUSTIFICATIVA

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

2

Quadro 11 - Preacute ndash Dimensionamento das Lajes da Cobertura

Betatildeo C2530

fck = 25 Mpa

Accedilo A500 NR

fyk = 500 Mpa Rec= 3 cm

Lajes Lmenor vatildeo

[m]

yk

50026

menor vatildeoLd

f

hadotado

[m]

L11 241 009 016

L12 335 013 016

L13 335 013 016

L14 385 015 016

Na Figura 11 estatildeo identificadas as lajes da cobertura

Laje Teacuterrea

A laje teacuterrea assenta num meio elaacutestico tendo-se considerado no preacute-dimensionamento uma

espessura de 015 m

112 Vigas

O preacute-dimensionamento das vigas foi feito a partir das Eq13 e 14

As dimensotildees consideradas tiveram tambeacutem em conta as dimensotildees dos pilares de 035 m

x 035 m e dos muros da cave de 025 m x 185 m

Figura 11 - Identificaccedilatildeo das Lajes da Cobertura

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 3

10 12

Lh

a (Eq 13)

3 2

h hb (Eq 14)

Em que L representa o vatildeo e h altura

A geometria de todas as vigas para a estrutura do Edifiacutecio estaacute indicada no Quadro 12

Quadro 12 - Preacute-Dimensionamento das Vigas

Betatildeo C2530

fck = 25 Mpa

Accedilo A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 3 cm

Vigas Lvatildeo

[m] 10

Lh

hadotado

[m] Secccedilotildees

[m x m]

V11 385 039 070 030 x 070

V12

335 039 070 030 x 070

335 034 070 030 x 070

385 039 070 030 x 070

V13

335 039 070 030 x 070

335 034 070 030 x 070

385 039 070 030 x 070

V14 398 040 070 030 x 070

398 040 070 030 x 070

V15 796 080 070 030 x 070

V16 796 080 070 030 x 070

241 024 070 030 x 070

V17

398 040 070 030 x 070

398 040 070 030 x 070

241 024 070 030 x 070

VF1 385 039 060 025 x 060

VF2 241 024 060 025 x 060

VF3 241 024 060 035 x 060

Na Figura 12 representa-se a identificaccedilatildeo de todas as vigas da cobertura

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

4

113 Pilares

O preacute-dimensionamento dos pilares foi realizado a partir da Eq15 com base nos esforccedilos

NEd determinados em funccedilatildeo das aacutereas de influecircncia de cada um tendo-se considerado para ν

o valor de 065

Em que

Ac ndash aacuterea da secccedilatildeo transversal dos pilares

NEd ndash valor de caacutelculo do esforccedilo axial

ν ndash esforccedilo axial reduzido para a combinaccedilatildeo fundamental dos estados limites uacuteltimos

fcd ndash valor de caacutelculo da tensatildeo de rotura do betatildeo agrave compressatildeo

No Quadro 13 estatildeo indicados a geometria dos pilares

Edc

cd

NA

f

(Eq 15)

Figura 12 ndash Identificaccedilatildeo das Vigas da Cobertura

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 5

Quadro 13 - Dimensotildees dos Pilares

Betatildeo C2530

fck= 25 Mpa

Accedilo A500

fyk= 500 Mpa Rec= 3 cm

Pilares H

[m]

Secccedilotildees

Transversais

[m x m]

P11 465 035 x 035

P12 465 035 x 035

P13 465 035 x 035

P14 465 035 x 035

P15 465 035 x 035

P16 465 035 x 035

P17 465 035 x 035

P18 465 035 x 035

P19 465 035 x 035

P110 465 035 x 035

P111 465 035 x 035

P112 465 035 x 035

Na Figura 13 estatildeo identificados em planta todos os pilares

Figura 13 - Identificaccedilatildeo dos Pilares

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

6

114 Muros da Cave

A espessura dos muros da cave foi definida com base nos esforccedilos provenientes do peso

proacuteprio e dos impulsos do terreno tendo-se considerado uma espessura de 025 m para todos

os muros

Quadro 14 - Dimensotildees dos Muros da Cave

Betatildeo C2530

fck = 25 Mpa

Accedilo A500

fyk = 500 Mpa Rec= 3 cm

Muros

da Cave

Lvatildeo

[m]

Secccedilotildees

Transversais

[m x m] p11 335 025 x 185

p12 335 025 x 185

p13 385 025 x 185

p14 398 025 x 185

p15 398 025 x 185

p16 398 025 x 185

p17 398 025 x 185

p18 335 025 x 185

p19 335 025 x 185

p110 385 025 x 185

115 Platibandas

As platibandas foram dimensionadas em funccedilatildeo dos pormenores dos desenhos do projeto

de arquitetura tendo-se considerado secccedilotildees com as dimensotildees de 012 m x 11 m

116 Sapatas

O preacute-dimensionamento das sapatas foi efetuado de modo a garantir que os esforccedilos da

superestrutura fossem inferiores agraves tensotildees admissiacuteveis do terreno de fundaccedilatildeo

De referir que na estrutura deste Edifiacutecio os momentos fletores nas bases dos pilares satildeo

absorvidos diretamente pelas vigas de fundaccedilatildeo razatildeo pela qual as sapatas foram calculadas

soacute para os esforccedilos axiais

As dimensotildees em planta das sapatas Amin foram calculadas pela expressatildeo

Considerou-se para a tensatildeo admissiacutevel no terreno de fundaccedilatildeo 025 MPa

No Quadro 15 indicam-se as dimensotildees das sapatas

(Eq 16) pilar

minadm

NA

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 7

Quadro 15 - Geometria das Sapatas

Betatildeo C2530

fck=25 Mpa

Accedilo A500

fyk=500 Mpa Rec=4 cm

Sapatas H

[m]

Secccedilotildees

Transversais

[m x m]

S11 030 125 x 125

S12 030 125 x 125

S13 03 125 x 125

S14 030 125 x 125

S15 030 125 x 125

S16 030 125 x 125

S17 030 125 x 125

S18 030 125 x 125

S19 030 125 x 125

S110 030 125 x 125

S111 030 125 x 125

S112 030 125 x 125

Na Figura 14 estaacute representada a planta de fundaccedilotildees do Edifiacutecio

Figura 14 - Planta de Fundaccedilotildees

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

8

Elementos Metaacutelicos 12

121 Estrutura de Suporte da Sala Eleacutetrica

O preacute-dimensionamento das estruturas metaacutelicas que servem de suporte aos equipamentos

da Sala Eleacutetrica foi feito com base num poacutertico tipo que se repete de um modo idecircntico ao

longo da estrutura

O esqueleto estrutural inclui as vigas principais IPE100 orientadas segundo as duas

direccedilotildees ortogonais e as vigas secundaacuterias T50x6 colocadas entre as vigas principais

Este esqueleto estaacute apoiado em pilares IPE100 ligados agrave laje teacuterrea

As Figuras 15 16 e 17 mostram duas plantas e um corte tipo das estruturas metaacutelicas

Figura 15 - Planta do Piso Metaacutelico

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 9

Figura 16 - Localizaccedilatildeo dos Pilares Metaacutelicos

Figura 17- Corte Transversal Tipo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

10

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

11

2 MODELACcedilAtildeO ESTRUTURAL

A anaacutelise da estrutura foi efetuada com base num conjunto de modelos de caacutelculo

realizados a partir de um programa de elementos finitos ˝SAP2000˝ versatildeo 17

Os modelos estudados foram definidos a partir da geometria da estrutura que foi preacute-

dimensionada no capiacutetulo anterior

Modelo de Caacutelculo 21

211 Estrutura de Betatildeo Armado

Os modelos foram definidos a partir da geometria da estrutura tendo-se considerado

elementos do tipo ˝barra˝ para simular as vigas e os pilares e elementos do tipo ˝shell-thick˝

para simular as lajes os muros e as platibandas

A laje teacuterrea foi considerada apoiada em apoios elaacutesticos (ver Figura 23)

O caacutelculo da rigidez das molas foi feito com base na aacuterea de influecircncia de cada noacute da

malha tipo da laje teacuterrea para um coeficiente de reaccedilatildeo do solo Ks calculado do seguinte

modo

Em que

Es = 3000 kNm2 (argila muito dura)

B = 1 m

ν = 04 (argila muito dura)

Nas Figuras seguintes representa-se os modelos final da estrutura da Sala Eleacutetrica e do

Posto de Transformaccedilatildeo considerados no ˝SAP2000 ˝

21

ss

EK

B

(Eq 21)

Ks= 35700 kNm3

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

12

212 Estruturas Metaacutelicas

A Figura 24 mostra as estruturas metaacutelicas do piso teacutecnico (cave) cujo pavimento serve de

suporte aos equipamentos eleacutetricos da Sala Eleacutetrica

Figura 22 - Modelo Unifilar - Vistas em 3D

Figura 23 - Laje Teacuterrea

Figura 21 - Modelo Unifilar - Vistas em 3D

2 MODELACcedilAtildeO ESTRUTURAL

Maria Isabel Balboa Antunes 13

Validaccedilatildeo dos Modelos no ˝SAP2000˝ 22

Sempre que possiacutevel procedeu-se agrave verificaccedilatildeo e validaccedilatildeo dos diferentes ficheiros de

dados e de resultados obtidos nas anaacutelises realizadas

A validaccedilatildeo dos diferentes modelos foi feita atraveacutes das seguintes verificaccedilotildees

Comparaccedilatildeo do peso proacuteprio total das estruturas lajes vigas e pilares calculadas a

numa folha em ˝Excel˝ com os resultados obtidos pelo somatoacuterio das cargas verticais

do programa de elementos finitos

Anaacutelise criacutetica das deformaccedilotildees determinadas a partir do ˝SAP2000˝

Verificaccedilatildeo da orientaccedilatildeo dos eixos principais dos diferentes elementos com base nos

sistemas de eixos para os noacutes e para as barras do programa de caacutelculo automaacutetico

Nos Quadros 21 e 22 representam-se alguns dos estudos realizados que serviram para a

validaccedilatildeo dos modelos

Quadro 21 - Peso Proacuteprio dos Elementos Estruturais no modelo ˝SAP2000˝

Elementos Estruturais Peso Proacuteprio

[kN]

P - 035 m x 035 m 1727

V - 03 m x 07 m 3234

L16 4488

L12 1495

P1 - 025 m x 185 m 4605

Peso Total 1555

Figura 24 - Modelo Extrudido da Estrutura do Piso Metaacutelico

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

14

Quadro 22 - Reaccedilotildees Verticais nos Apoios ˝SAP2000˝

Em que

P - 035 m x 035 m ndash pilares

V - 030 m x 070 m ndash vigas

L16 ndash lajes de cobertura com espessuras de 016 m

L12 ndash platibandas com espessuras de 012 m

p1 - 025 m x 185 m ndash parede do muro de fundaccedilatildeo

Identificaccedilatildeo dos

Apoios

Reaccedilotildees Verticais

F3

[kN]

2 1316

3 1007

4 1677

22 664

24 443

26 2150

53 1032

54 1583

55 1668

57 1102

58 145

2349 1454

Peso Total 1555

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

15

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Peso Proacuteprio 31

O peso proacuteprio dos elementos de betatildeo armado e metaacutelicos foi considerado de forma

automaacutetica pelo programa de caacutelculo atraveacutes da introduccedilatildeo das caracteriacutesticas geomeacutetricas e

dos materiais constituintes betatildeo armado e accedilo dos perfis laminados conforme se indica na

Figura 31

Figura 31 - Definiccedilatildeo dos Materiais ˝SAP2000˝

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

16

Restantes Cargas Permanentes 32

Nas Figuras 32 e 33 representam-se as restantes cargas permanentes consideradas

a)

b)

Sobrecargas 33

As sobrecargas que atuam nas estruturas estatildeo indicadas nas Figuras 34 e 35

Figura 32 - Restantes Cargas Permanentes ndash a) Laje da Cobertura (15 kNm2)

b) Laje Teacuterrea (2 kNm2)

Figura 33 - Restantes Cargas Permanentes - Piso Metaacutelico (15 kNm2)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 17

a)

b)

Temperatura 34

A quantificaccedilatildeo das variaccedilotildees uniformes de temperatura consta nos Quadros 31 e 32 e nas

Figuras 36 e 37

Quadro 31 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Negativa ndash Inverno

Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Negativa - Inverno

H

[m]

Tmin

[ordmC]

Tmin(H)

[ordmC]

Tout = Tmin

[ordmC]

Tin

[ordmC]

T

[ordmC]

T0

[ordmC]

ΔTu-

[ordmC]

100 0 -05 -05 18 875 15 -625

Figura 34 - Sobrecargas ndash a) Laje da Cobertura (04 kNm2) b) Laje Teacuterrea (2 kNm

2)

Figura 35 - Sobrecargas ndash Piso Metaacutelico (18 kNm2)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

18

Quadro 32 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Positiva ndash Veratildeo

Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Positiva - Veratildeo

H

[m]

Tmax

[ordmC]

Tmax(H)

[ordmC]

Tout = Tmax + Tcor

[ordmC]

Tin

[ordmC]

T

[ordmC]

T0

[ordmC]

ΔTu+

[ordmC]

100 40 39 41 25 33 15 18

a)

b)

a)

b)

Figura 36 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura nas Coberturas e Platibandas ndash a) VUT+

(18ordm C)

b) VUT

- (- 625ordm C)

Figura 37 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura nas Vigas e nos Pilares ndash a) VUT+

(18ordm C)

b) VUT

- (- 625ordm C)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 19

Vento 35

As accedilotildees provenientes do vento conforme se indica na Figura 38 produzem forccedilas nas

quatro direccedilotildees ortogonais

Wx ndash direccedilatildeo do vento em x com sentido positivo

Wxx ndash direccedilatildeo do vento em x com sentido negativo

Wy ndash direccedilatildeo do vento em y com sentido positivo

Wyy ndash direccedilatildeo do vento em y com sentido negativo

De modo a simplificar a accedilatildeo do vento no modelo em estudo considerou-se para o Edifiacutecio

da Sala Eleacutetrica e do Posto de Transformaccedilatildeo uma geometria em planta retangular

351 Pressatildeo dinacircmica de Pico

No Quadro 33 indicam-se os paracircmetros que permitiram quantificar a accedilatildeo do vento de

acordo com o que foi jaacute indicado na Memoacuteria Descritiva

Figura 38 - Accedilatildeo do Vento

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

20

Quadro 33 - Determinaccedilatildeo da Pressatildeo Dinacircmica de Pico

Paracircmetros de caacutelculo da Pressatildeo Dinacircmica de Pico

Altura de referecircncia h le b ze = 41 m

Valor baacutesico da velocidade de referecircncia do vento Zona A νb0 = 27 ms

Coeficiente de direccedilatildeo cdir = 10

Coeficiente de sazatildeo cseason = 10

Velocidade de referecircncia do vento νb= cdirmiddot cseasonmiddot νb0 νb = 27 ms

Categoria do Terreno II Comprimento de rugosidade z0 = 005 m

Altura miacutenima zmin = 2 m

Altura maacutexima zmax = 200 m

zmin le z le zmax z = 41 m 2 le z le 200

Coeficiente de terreno dependente

do comprimento de rugosidade z0

kr = 019

Coeficiente de rugosidade cr(z) = krmiddot ln(zz0) cr(z) = 0837

Coeficiente de orografia c0(z) = 10

Velocidade meacutedia do vento νm(z) =cr(z)middotc0(z)middotνb νm(z) = 27 ms

Coeficiente de turbulecircncia kI = 10

Intensidade de turbulecircncia

Iv(z) = 023

Massa voluacutemica do ar ρ = 125kgm3

Pressatildeo dinacircmica de pico

qp(z) = 183 kNm2

352 Coeficientes de Pressatildeo nos Alccedilados

Os coeficientes de pressatildeo determinados anteriormente para os alccedilados constam nas figuras

seguintes

119896119903 = 019 ∙ (1199110

1199110119868119868)

007

Iv(z) = 119896119868

119888119900(119911) middot ln (1199111199110

)

119902119901(z) = [1 + 7119868119907(119911)] middot1

2middot 120588 middot 1205841198982(119911)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 21

Coeficientes de Pressatildeo Exteriores

a)

b)

a)

b)

Coeficientes de Pressatildeo Interiores

Na Figura 311 estatildeo indicados os coeficientes de pressatildeo interiores (pressotildees e succcedilotildees)

a)

b)

Figura 39 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores nos Alccedilados ndash a) Wx b) Wxx

Figura 310 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores nos Alccedilados - a) Wy b) Wyy

Figura 311 - Coeficientes de Pressatildeo Interior - a) 1ordm Caso - Pressatildeo b) 2ordm Caso - Succcedilatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

22

Coeficientes de Pressatildeo Resultantes

Para cada direccedilatildeo e sentido da accedilatildeo do vento foram considerados duas hipoacuteteses para os

coeficientes de pressatildeo interiores (pressotildees e succcedilotildees) que em conjunto com os coeficientes

de pressatildeo exteriores originam oito hipoacuteteses diferentes para as accedilotildees do vento

Nas figuras seguintes indicam-se os coeficientes de pressatildeo resultantes

a)

b)

a)

b)

353 Accedilatildeo do Vento nos Pilares

A partir da pressatildeo dinacircmica de pico e dos coeficientes de pressatildeo nos alccedilados

determinaram-se as forccedilas do vento nos pilares com base nas larguras de influecircncia dos

Figura 312 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes ndashAlccedilados Wx Wxx - a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

Figura 313 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes ndashAlccedilados Wy Wyy - a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 23

mesmos obtendo-se assim os valores das forccedilas distribuiacutedas que se encontram resumidos nos

Quadros 34 a 37

Sendo

Fw ndash forccedila da accedilatildeo do vento

cpResultante ndash coeficiente de pressatildeo resultante

Linfluecircncia ndash largura de influecircncia dos pilares

FwdistPilar ndash forccedila distribuiacuteda no pilar

B ndash alccedilado de barlavento

S ndash alccedilado de sotavento

LE ndash alccedilado lado esquerdo

LD ndash alccedilado lado direito

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

24

Quadro 34 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo x

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wx

Wx1 (1ordf Hipoacutetese) Wx2 (2 ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm] Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -05 -04 P1 12 05 -05 -19 -19 E 00 00 P1 12 10 00 -12 -12

A -14 -12 P2 32 14 -14 -28 -28 A -09 -07 P2 32 26 00 -14 -14

B -10 -08 P3 398 17 -18 -30 -30 B -05 -04 P3 398 33 00 -15 -15

C -07 -06 P4 20 09 -09 -11 -11 C -02 -02 P4 20 165 00 -03 -03

Quadro 35 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo xx

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wxx

Wxx1 (1 ordf Hipoacutetese) Wxx2 (2 ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm] Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -05 -04 P1 12 05 -05 -22 -22 E 00 00 P1 12 10 00 -14 -14

A -14 -12 P2 32 14 -14 -30 -30 A -09 -07 P2 32 26 00 -15 -15

B -10 -08 P3 398 17 -18 -28 -28 B -05 -04 P3 398 33 00 -14 -14

C -07 -06 P4 20 09 -09 -10 -10 C -02 -02 P4 20 16 00 -028 -03

Quadro 36 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo y

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wy

Wy1 (1ordf Hipoacutetese) Wy2 (2ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm] Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -06 -05 P1 17 07 -08 -23 -23 E 00 00 P1 17 14 00 -15 -15

A -14 -12 P2 335 15 -15 -33 -33 A -09 -07 P2 335 28 00 -16 -16

B -10 -08 P3 36 16 -164 -26 -26 B -05 -04 P3 36 30 00 -13 -13

C -07 -06 P4 19 08 -09 -07 -07 C -02 -02 P4 19 16 00 -02 -02

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 25

Quadro 37 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo yy

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wyy

Wyy1 (1ordf Hipoacutetese) Wyy2 (2ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -06 -05 P1 17 07 -08 -14 -14 E 00 00 P1 17 14 00 -09 -09

A -14 -12 P2 335 15 -15 -26 -26 A -09 -07 P2 335 28 00 -13 -13

B -10 -08 P3 36 16 -16 -33 -33 B -05 -04 P3 36 30 00 -16 -16

C -07 -06 P4 19 08 -09 -12 -12 C -02 -02 P4 19 16 00 -03 -03

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

26

354 Accedilatildeo do Vento nas Platibandas

Para a determinaccedilatildeo das forccedilas resultantes exercidas sobre as platibandas foram

considerados por simplificaccedilatildeo os mesmos valores dos coeficientes de pressatildeo exteriores dos

alccedilados

Em relaccedilatildeo aos valores dos coeficientes de pressatildeo interiores apenas foram considerados os

valores positivos (cpi = +02) por questotildees de seguranccedila

355 Coeficientes de Pressatildeo na Cobertura

Nas Figuras 314 a 317 estatildeo indicados os coeficientes de pressatildeo para as direccedilotildees do

vento na cobertura

Coeficientes de Pressatildeo Exteriores

Figura 314 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores Wx - Cobertura

Figura 315 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores Wxx - Cobertura

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 27

Coeficientes de Pressatildeo Interiores

Os coeficientes de pressatildeo interiores foram jaacute indicados em 352

Coeficientes de Pressatildeo Resultantes

Na zona da cobertura foram tambeacutem considerados oito hipoacuteteses para a accedilatildeo do vento em

funccedilatildeo das diferentes direccedilotildees sentidos e coeficientes de pressatildeo exteriores e interiores

Os coeficientes de pressatildeo resultantes estatildeo indicados nas Figuras 318 e 319 e nos

Quadros 38 e 39

Figura 317 - Coeficientes de Pressatildeo Exterior Wyy - Cobertura

Figura 316 - Coeficientes de Pressatildeo Exterior Wy - Cobertura

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

28

a)

b)

a)

b)

Quadro 38 - Accedilatildeo do Vento na Cobertura nas Direccedilotildees x e xx

Wx Wxx

1ordf Hipoacutetese 2ordf Hipoacutetese

Zonas hhp qp(z) cscd cpResultante Fw

[kNm2]

cpResultante Fw

[kNm2]

F

0367 08268 1

-03 -02 -080 -07

G -03 -02 -075 -06

H -05 -04 -10 -08

I 00 00 -05 -04

Figura 318 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes - Cobertura Wx Wxx ndash a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

Figura 319 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes - Cobertura Wy Wyy ndash a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 29

Quadro 39 - Accedilatildeo do Vento na Cobertura nas Direccedilotildees y e yy

Wy Wyy

1ordf Hipoacutetese 2ordf Hipoacutetese

Zonas hhp qp(z) cscd cpResultante Fw

[kNm2]

cpResultante Fw

[kNm2]

F

0367 08268 1

-03 -02 -080 -07

G -03 -02 -075 -06

H -05 -04 -10 -08

I 00 00 -05 -04

Sismo 36

A accedilatildeo siacutesmica foi realizada a partir dos espectros de resposta segundo o EC8 previstos

para o territoacuterio nacional para o concelho onde o edifiacutecio iraacute ser construiacutedo

O Quadro 310 indica alguns dos paracircmetros necessaacuterios no caacutelculo dos espectros de

resposta

Quadro 310 - Determinaccedilatildeo dos Espectros de Resposta de Caacutelculo

Paracircmetros de Espectros de

Resposta de Caacutelculo

Accedilatildeo Siacutesmica

Tipo 1

Accedilatildeo Siacutesmica

Tipo 2

Tipo de Terreno B B

Zona Siacutesmica 12 23

Classe de Importacircncia II II

γI 1 1

agR (ms2) 2 17

ag (ms2) 2 17

Smaacutex 135 135

TB(s) 01 01

TC(s) 06 025

TD(s) 20 20

12 13

ξ () 5 5

η 1 1

q 15 15

β 02 02

2 2

maxmax

1 ms 4 ms

1= 1

3

g

g

a

SS S a

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

30

Considerando o valor recomendado de β igual a 02 e os paracircmetros definidos

anteriormente foi possiacutevel definir os espectros de resposta horizontais elaacutesticos representados

na Figura 320

Figura 320 - Espetros de Caacutelculo para Accedilotildees Siacutesmicas do Tipo 1 e 2

No programa de elementos finitos que serviu para o estudo da accedilatildeo siacutesmica introduziram-

se em ficheiros ˝txt˝ as funccedilotildees espetrais de caacutelculo para as accedilotildees siacutesmicas do Tipo 1 e 2

conforme se indica na Figura 320

As combinaccedilotildees das accedilotildees siacutesmicas horizontais estatildeo de acordo com a Claacuteusula sect43351

(3) da NP EN 1998-1 tendo-se considerado que as componentes horizontais U1 e U2 atuam

simultaneamente combinadas segundo os seguintes criteacuterios

Em que

+ ndash significa a combinar com

EEdx ndash representa os esforccedilos devidos agrave aplicaccedilatildeo da accedilatildeo siacutesmica segundo x

EEdy ndash representa os esforccedilos devidos agrave aplicaccedilatildeo da mesma accedilatildeo siacutesmica segundo y

000

050

100

150

200

250

300

350

400

450

0 05 1 15 2 25 3 35 4

Sd

[ms

2]

T

[s]

Espetros de Caacutelculo Tipo 1 e 2 (5 de amortecimento)

Accedilatildeo Siacutesmica Tipo 1

Accedilatildeo Siacutesmica Tipo 2

03Ed X Ed YE E (Eq 31)

03 Ed X Ed YE E (Eq 32)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 31

A partir da funccedilatildeo ˝mass source˝ do SAP2000 foram definidas as massas consideradas

na anaacutelise siacutesmica que incluiacuteram as restantes cargas permanentes e as sobrecargas sendo que

as sobrecargas foram multiplicadas pelo coeficiente ψ2

A resposta dinacircmica da estrutura foi obtida a partir de uma anaacutelise modal tendo-se

considerado o nuacutemero de modos de vibraccedilatildeo necessaacuterios de modo a obterem-se fatores de

participaccedilatildeo modais superiores a 90 nas duas direccedilotildees principais x e y

Apresentam-se nas Figuras 321 a 324 os modos com maior participaccedilatildeo de massa

1ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (y-y) 125

f = 165 Hz

T = 0605 s

4ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (y-y) 484

f = 52 Hz

T = 019 s

Figura 321 - 1ordm Modo de Vibraccedilatildeo

5ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (x-x) 47

f = 62 Hz

T = 0605 s

90ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (y-y) 19

f = 384 Hz

T = 003 s

Figura 322 - 4ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 321 - 1ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 324 - 90ordm Modo de Vibraccedilatildeo Figura 323 - 5ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 322 - 4ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 323 - 5ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 324 - 90ordm Modo de Vibraccedilatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

32

Impulso das Terras 37

Os impulsos das terras foram simulados atraveacutes de uma carga triangular aplicada nos

muros da cave que delimitam o Edifiacutecio em todo o periacutemetro (ver Figura 325)

Figura 325 - Impulsos de terreno nos muros da cave

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

33

4 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA DE BETAtildeO ARMADO

Para o dimensionamento dos elementos de betatildeo armado foram retirados os esforccedilos do

modelo de caacutelculo e calculadas as armaduras longitudinais e transversais das lajes vigas

pilares e sapatas segundo os criteacuterios de dimensionamento definidos na Memoacuteria Descritiva

As lajes e as vigas foram dimensionadas a partir de tabelas elaboradas em folhas de caacutelculo

em ˝Excel˝ realizadas para este Projeto tendo-se utilizado tambeacutem o software de caacutelculo

˝Gala Reinforcement˝ para o dimensionamento orgacircnico das platibandas dos pilares e dos

muros da cave

Lajes 41

De um modo geral as lajes que constituem os pavimentos dos edifiacutecios soacute satildeo

dimensionadas para cargas verticais perpendiculares ao seu plano meacutedio sendo a resistecircncia

agraves accedilotildees horizontais garantida pelo esqueleto estrutural dos pilares e das vigas

411 Dimensionamento

O dimensionamento das lajes foi feito a partir dos esforccedilos envolventes de caacutelculo

determinados nas duas direccedilotildees principais para as combinaccedilotildees de accedilotildees mais desfavoraacuteveis

dos estados limites uacuteltimos

Os eixos principais das lajes satildeo os indicados na Figura 41

Figura 41 - Eixos Locais das Lajes

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

34

Os esforccedilos finais dos momentos de caacutelculo foram obtidos a partir dos seguintes criteacuterios

de combinaccedilatildeo

M11 ge 0 M+

Ed11 = M11 + |M12|

M11 lt 0 M-Ed11 = M11 - |M12|

M22 ge 0 M+

Ed22 = M22 + |M12|

M22 lt 0 M-Ed22 = M22 - |M12|

412 Lajes da Cobertura

4121 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Flexatildeo

Nas figuras seguintes satildeo indicados os momentos positivos e negativos para as

combinaccedilotildees envolventes mais desfavoraacuteveis das lajes da cobertura determinados no modelo

desenvolvido no ˝SAP2000˝

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 42 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 35

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Para as armaduras de flexatildeo respeitaram-se os criteacuterios de dimensionamento indicados na

Memoacuteria Descritiva

O Quadro 41 indica todos os paracircmetros e expressotildees necessaacuterias ao dimensionamento das

lajes do Edifiacutecio

Figura 43 - M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 44 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

36

Materiais

Armaduras de Flexatildeo Principais Armaduras de Distribuiccedilatildeo C2530

fck = 25 Mpa

b = 1m

h = 016 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 3 cm

d = 013 m

Lajes Combinaccedilotildees MEd

[kNmm] μ

ω Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras 02 As

[cm2m]

Asadotadodist

[cm2m]

Armaduras

L11 Env_ELU

M11Ed+ 3 0011 0011 053 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -15 0005 0005 027 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 25 0009 0009 044 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -5 0018 0018 089 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

L12 Env_ELU

M11Ed+ 8 0028 0029 144 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -5 0018 0018 089 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

L13 Env_ELU

M11Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -2 0007 0007 036 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -65 0023 0023 116 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

L14 Env_ELU

M11Ed+ 8 0028 0029 144 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -7 0025 0025 125 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

Quadro 41 - Armaduras de Flexatildeo das Lajes da Cobertura

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 37

4122 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Esforccedilo Transverso

O dimensionamento ao esforccedilo transverso das lajes da cobertura foi realizado com base

nos esforccedilos envolventes mais condicionantes tendo em a conta a resistecircncia do betatildeo ao

corte

Esforccedilos de Caacutelculo V23 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

O Quadro 42 resume as verificaccedilotildees realizadas para o esforccedilo transverso

Figura 45 - V23 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Transversos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

38

4123 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo de Fendilhaccedilatildeo

Em lajes com traccedilotildees axiais pouco significativas dispensa-se a verificaccedilatildeo da fendilhaccedilatildeo

4124 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo de Deformaccedilatildeo

As deformaccedilotildees maacuteximas em todas as lajes da cobertura satildeo inferiores agrave deformaccedilatildeo

admissiacutevel (δ lt L250)

413 Laje Teacuterrea

4131 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Flexatildeo

Os esforccedilos de caacutelculo para a determinaccedilatildeo das armaduras de flexatildeo satildeo os indicados nas

Figuras 46 a 48

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck =25 Mpa

b = 1m

h = 016 m

A500

fyk = 500Mpa

Rec= 3 cm

d = 013 m

Lajes Combinaccedilatildeo VEd

[kN] CRdc k ρ1 k1 σcp νmin

VRdc

[kN] Obs

L11 Env_ELU VEd23

+ 14 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -7 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

L12 Env_ELU VEd23

+ 41 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -33 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

L13 Env_ELU VEd23

+ 38 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -30 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

L14 Env_ELU

VEd23+ 25 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -11 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

Quadro 42 - Verificaccedilatildeo de Esforccedilo Transverso das Lajes da Cobertura

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 39

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 46 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 47 - M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

40

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

No Quadro 43 resume-se o dimensionamento da laje teacuterrea

Figura 48 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 41

Materiais

Armaduras de Flexatildeo Principais Armaduras de Distribuiccedilatildeo C2530

fck = 25 Mpa

b = 1 m

h = 015 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 011 m

Lajes Combinaccedilotildees MEd

[kNm] 120641

120654

Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras 02 As

[cm2m]

Asadotadodist

[cm2m]

Armaduras

LT1 Env_ELU

M11Ed+ 5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

M11Ed- -5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

M22Ed+ 5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

M22Ed- -5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

Quadro 43 - Armaduras de Flexatildeo da Laje Teacuterrea

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

42

4132 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Esforccedilo Transverso

As figuras seguintes representam os diagramas das envolventes mais desfavoraacuteveis do

esforccedilo transverso empregues na verificaccedilatildeo de seguranccedila das lajes

Esforccedilos de Caacutelculo V23 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo V13 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

No Quadro 44 eacute feita a verificaccedilatildeo de seguranccedila da laje ao esforccedilo transverso

Figura 410 - V13 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Eforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Eforccedilos Transversos Negativos

Figura 49 - V23 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Eforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Eforccedilos Transversos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 43

Platibandas 42

421 Dimensionamento

O dimensionamento foi realizado tendo-se considerado os momentos fletores M11 M22 e

M12 e os esforccedilos axiais F11 e F22 de caacutelculo tendo as armaduras sido calculadas com recurso

ao ˝GaLa Reinforcement˝ a partir de aacutebacos de flexatildeo composta

A Figura 411 indica os eixos das lajes das platibandas

422 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Verticais e Horizontais

Nas Figuras seguintes estatildeo indicados esforccedilos das combinaccedilotildees envolventes maacuteximas e

miacutenimas de caacutelculo

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 1 m

h = 015 m

A500

fyk= 500Mpa

Rec= 4 cm

d = 011 m

Lajes Combinaccedilatildeo VEd

[kN] CRdc k ρ1 k1 σcp νmin

VRdc

[kN] Obs

LT1 Env_ELU VEd23

+ 23 012 2 0001 015 0 049 544 Verifica

VEd23- -13 012 2 0001 015 0 049 544 Verifica

Quadro 44 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila ao Esforccedilo Transverso da Laje Teacuterrea

Figura 411 - Eixos Locais das Platibandas

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

Alccedilado Tardoz Alccedilado Esquerdo

Alccedilado Direito Alccedilado Frontal

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

44

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 412 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 413 ndash M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 414 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 45

Esforccedilos de Caacutelculo F11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo F22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Armaduras horizontais e verticais

Na Figura 417 indica-se as armaduras resultantes dos caacutelculos efetuados

Figura 415 - F11 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 416 - F22 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 417 - Corte Transversal Tipo das Platibandas

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

46

423 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo da Fendilhaccedilatildeo

A fendilhaccedilatildeo foi tambeacutem analisada tendo-se constatado que as aberturas satildeo inferiores aos

maacuteximos regulamentares

Muros 43

431 Dimensionamento

O dimensionamento das paredes dos muros foi feito aos Estados Limites Uacuteltimos e de

Utilizaccedilatildeo tendo-se considerado os momentos fletores M11 M22 e M12 e os esforccedilos axiais F11

e F22 de caacutelculo

Na Figura 418 indica-se os eixos locais dos muros da cave

432 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Verticais e Horizontais

Nas Figuras 419 a 423 estatildeo indicados os esforccedilos das combinaccedilotildees envolventes maacuteximas

e miacutenimas necessaacuterios no caacutelculo das armaduras dos muros da cave

Figura 418 - Eixos Locais dos Muros da Cave

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

Alccedilado Esquerdo Alccedilado Tardoz

Alccedilado Direito Alccedilado Frontal

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 47

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

a)

b)

Figura 419 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 421 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 420 - M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

48

Esforccedilos de Caacutelculo F11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

Esforccedilos de Caacutelculo F22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Dimensionamento Orgacircnico

As paredes dos muros comportam-se como vigas-paredes e as armaduras satildeo as indicadas

na Figura 424

a) b)

Figura 423 - F22 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 422 - F11 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 424 - Identificaccedilatildeo das armaduras dos muros

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 49

Simbologia

As aacutereas das armaduras horizontais e verticais dos muros foram calculadas

independentemente nas duas direccedilotildees a partir dos esforccedilos de caacutelculo F11 + M11 e F22 + M22

tal como mostram os aacutebacos das Figuras 425 a 428

Muros do Alccedilado Frontal

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

Armaduras Muros do Alccedilado Lateral Direito

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

ndash Armaduras horizontais superiores e inferiores

ndash Armaduras horizontais

ndash Armaduras verticais

Figura 425 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Frontal

Figura 426 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Lateral Direito

B A+C

B A+C

A

B

C

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

50

Muros do Alccedilado Lateral Esquerdo

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

Muros do Alccedilado Tardoz

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

No Quadro 45 indica-se um quadro resumo das armaduras dos muros

Figura 427 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Lateral Esquerdo

Figura 428 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Tardoz

B

B

A+C

A+C

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 51

Quadro 45 - Armaduras dos Muros

Materiais

Armaduras

Armaduras C2530

fck = 25Mpa

b = 012 m

h = 11 m

A500

fyk =500Mpa

Rec = 4cm

d = 181m

Secccedilotildees Faces

Esforccedilos

de

Caacutelculo

Ashmin

[cm2m]

Ashadotada

[cm2m]

Armaduras

Esforccedilos

de

Caacutelculo

Asvmin

[cm2m]

Asv adotada

[cm2m] Armaduras

Alccedilado

Frontal

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

Alccedilado

Lateral

Direito

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

Alccedilado

Esquerdo

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

Alccedilado

Tardoz

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

433 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Transversais

As figuras seguintes representam os diagramas de esforccedilos transversos mais desfavoraacuteveis

de todos os muros na verificaccedilatildeo ao esforccedilo transverso

Esforccedilos de Caacutelculo V23 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 429 - V23 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Transversos Negativos

B A+C

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

52

Esforccedilos de Caacutelculo V13 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

O Quadro seguinte apresenta a verificaccedilatildeo do esforccedilo transverso resistente maacuteximo das

paredes dos muros

Quadro 46 - Verificaccedilatildeo do Esforccedilo Transverso Resistente Maacuteximo

Materiais

Esforccedilo Transverso Resistente Maacuteximo

C2530

fck= 25 Mpa

b = 025m

h= 185 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 181 m

Muros Combinaccedilatildeo VEd

[kN] acw ν

θ [deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

p1 ENV_ELU 70 1 054 45 1833 Verifica

Na Figura 431 indica-se as armaduras adotadas na secccedilatildeo das paredes dos muros

Figura 431 - Armaduras das Paredes

Figura 430 - V13 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Transversos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 53

434 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo da Fendilhaccedilatildeo

O controlo da fendilhaccedilatildeo foi realizado atraveacutes do programa ˝Gala Reinforcement˝ tendo-

se determinado as dimensotildees maacuteximas das fendas com base nos esforccedilos mais

condicionantes

Em que

es ndash extensatildeo meacutedia dos varotildees

ec ndash extensatildeo do betatildeo

Srm ndash espaccedilamento meacutedio entre fendas

Wm ndash espessura meacutedia das aberturas ao eixo dos varotildees

Wk ndash espessura de caacutelculo das aberturas ao eixo dos varotildees

Ws ndash espessura de caacutelculo das aberturas agrave face da secccedilatildeo

Vigas da Cobertura 44

441 Dimensionamento

O dimensionamento orgacircnico foi realizado a partir de folhas de caacutelculo em ˝Excel˝

recorrendo tambeacutem ao software ˝Gala Reinforcement˝ com base nos esforccedilos de caacutelculo

A Figura 433 indica os eixos locais das vigas

Figura 432 - Controlo de Fendilhaccedilatildeo nos Muros (025 m x 185 m)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

54

442 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Flexatildeo

O dimensionamento em relaccedilatildeo ao estado limite uacuteltimo de flexatildeo de todas as vigas estaacute

resumido no Quadro 47

Na Figura 434 representa-se os diagramas dos momentos fletores referentes agraves

envolventes das combinaccedilotildees de accedilotildees mais desfavoraacuteveis

Figura 434 - Envolvente dos Momentos Fletores das Vigas da Cobertura

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

Figura 433 - Eixos Locais das Vigas

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 55

Materiais

Armaduras de Flexatildeo das Vigas da Cobertura C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Combinaccedilatildeo

MEd

[kNm] μ ω

Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras

V11 385

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-4709 00216 00219 166 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1539 00071 00071 054 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -4858 00223 00226 171 268 84 339 3ϕ12

V121 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-7596 00349 00355 269 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1763 00081 00081 062 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5770 00265 00269 204 268 84 339 3ϕ12

V122 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6023 00277 00280 213 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1229 00099 00100 076 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5770 00284 00288 218 268 84 339 3ϕ12

V123 385

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6023 00277 00280 213 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1027 00047 00047 036 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7846 00360 00367 279 268 84 339 3ϕ12

V131 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-5766 00265 00268 204 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1828 00084 00084 064 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7890 00362 00369 280 268 84 339 3ϕ12

V132 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6177 00284 00288 218 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1262 00058 00058 044 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5766 00265 00268 204 268 84 339 3ϕ12

V133 385

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-8000 00367 00374 284 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 2164 00099 00100 076 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -6177 00284 00288 218 268 84 339 3ϕ12

Quadro 47 - Vigas da Cobertura ndash Armaduras de Flexatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

56

Materiais

Armaduras de Flexatildeo das Vigas da Cobertura C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Combinaccedilatildeo

MEd

[kNm] μ ω

Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras

V141 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-9032 00415 00424 322 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1929 00089 00089 068 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7213 00331 00337 256 268 84 339 3ϕ12

V142 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-7213 00331 00337 256 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1930 00089 00089 068 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -9120 00419 00428 325 268 84 339 3ϕ12

V15 796

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6028 00277 00281 213 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 9169 00421 00430 327 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5622 00258 00262 199 268 84 339 3ϕ12

V161 796

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-11961 00549 00565 429 268 84 452 4ϕ12

12Vatildeo 9150 00420 00429 326 268 84 452 4ϕ12

Apoio Direito -5176 00238 00241 183 268 84 452 4ϕ12

V162 241

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-5694 00261 00265 201 268 84 452 4ϕ12

12Vatildeo -3294 00151 00152 116 268 84 452 4ϕ12

Apoio Direito -11961 00549 00565 429 268 84 452 4ϕ12

V171 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-7325 00336 00342 260 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1723 00079 00079 060 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -6465 00297 00301 229 268 84 339 3ϕ12

V172 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6465 00297 00301 229 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 961 00044 00044 034 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5271 00242 00245 186 268 84 339 3ϕ12

V173 241

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-5271 00242 00245 186 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 502 00023 00023 018 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7007 00322 00327 248 268 84 339 3ϕ12

Quadro 47 - Vigas da Cobertura ndash Armaduras de Flexatildeo (cont)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 57

443 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Esforccedilo Transverso

O dimensionamento das armaduras de corte foi realizado com base na envolvente dos

esforccedilos transversos maacuteximos indicada na Figura 435 a partir de um conjunto de folhas de

caacutelculo em ˝Excel˝

Os resultados estatildeo indicados nos Quadros 48 e 49

Materiais

Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Comb

VEd

[kN]

acw ν θ

[deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

V11 385

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-4766 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 1522 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 4526 1 054 45 802 Verifica

V121 335

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6468 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo -2996 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6141 1 054 45 802 Verifica

V122 335

Apoio

Esquerdo ENV_

ELU

-5624 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2199 1 054 45 802 Verifica

Apoio Direito 5553 1 054 45 802 Verifica

V123 385

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6093 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2494 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 7081 1 054 45 802 Verifica

Quadro 48 - Dimensionamento ao Esforccedilo Transverso das Vigas da Cobertura

Figura 435 - Envolvente dos Esforccedilos Transversos das Vigas da Cobertura

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

58

Materiais

Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Comb

VEd

[kN]

acw ν θ

[deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

V131 335

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6129 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 3131 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6738 1 054 45 802 Verifica

V132 335

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-647 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2234 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 5427 1 054 45 802 Verifica

V133 385

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-7593 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 1998 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6288 1 054 45 802 Verifica

V141 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-7895 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2203 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 7624 1 054 45 802 Verifica

V142 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-7592 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2305 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 7927 1 054 45 802 Verifica

V15 796

Apoio

Esquerdo ENV_

ELU

-5985 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo -693 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6202 1 054 45 802 Verifica

V161 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-10117 1 054 46 802 Verifica

12Vatildeo -10996 1 054 47 802 Verifica

Apo Direito 6350 1 054 48 802 Verifica

V162 241

Ap Esquerdo ENV_

ELU

5268 1 054 49 802 Verifica

12Vatildeo -684 1 054 50 802 Verifica

Ap Direito 8788 1 054 51 802 Verifica

V171 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6557 1 054 52 802 Verifica

12Vatildeo -1933 1 054 53 802 Verifica

Ap Direito 6997 1 054 54 802 Verifica

V172 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6399 1 054 55 802 Verifica

12Vatildeo -1365 1 054 56 802 Verifica

Ap Direito 4762 1 054 57 802 Verifica

V173 241

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6328 1 054 58 802 Verifica

12Vatildeo -4398 1 054 59 802 Verifica

Ap Direito 6576 1 054 60 802 Verifica

Quadro 48 - Dimensionamento ao Esforccedilo Transverso das Vigas da Cobertura (cont)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 59

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas Secccedilotildees Combinaccedilatildeo ρwmin

min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m] max

swA

s

[cm2m]

sw

adoptado

A

s

[cm2m]

Nordm

Ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m)]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

slmaacutex

[mm]

stmaacutex

[mm] Estribos

V11

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 185 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 059 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 175 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V121

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 250 3105 250 2 13 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 116 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 238 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V122

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 218 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 085 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 215 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V123

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 236 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 097 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 274 3105 274 2 14 201 495 495 ϕ8025

V131

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 237 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 121 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 261 3105 261 2 13 201 495 495 ϕ8025

V132

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 251 3105 251 2 13 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 087 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 210 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V133

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 294 3105 294 2 15 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 077 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 243 3105 243 2 12 201 495 495 ϕ8025

Quadro 49 - Armaduras de Esforccedilo Transverso nas Vigas da Cobertura

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

60

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck= 25 Mpa

b= 03 m

h= 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas Secccedilotildees Combinaccedilatildeo ρwmin min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m]

max

swA

s

[cm2m

]

sw

adoptado

A

s

[cm2m]

Nordm

ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m

]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

slmaacutex

[mm]

stmaacutex

[mm] Estribos

V141

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 306 3105 306 2 15 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 085 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 295 3105 295 2 15 201 495 495 ϕ8025

V142

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 294 3105 294 2 15 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 089 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 307 3105 307 2 15 201 495 495 ϕ8025

V15

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 232 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 027 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 240 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V161

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 406 3105 406 2 20 251 495 495 ϕ802

12Vatildeo 00008 240 046 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 273 3105 273 2 14 201 495 495 ϕ8025

V162

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 235 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 032 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 420 3105 420 2 21 251 495 495 ϕ8025

V171

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 325 3105 325 2 16 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 099 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 373 3105 373 2 19 201 495 495 ϕ8025

V172

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 354 3105 354 2 18 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 078 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 284 3105 284 2 14 201 495 495 ϕ8025

Quadro 49 - Armaduras de Esforccedilo Transverso nas Vigas da Cobertura (cont)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 61

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4cm

d = 066 m

Vigas Secccedilotildees Combinaccedilatildeo ρwmin

min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m]

max

swA

s

[cm2m]

sw

adoptado

A

s

[cm2m]

nordm ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

slmaacutex

[mm]

stmaacutex

[mm]

Estribos

V173

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 392 3105 392 2 20 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 283 3105 283 2 14 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 441 3105 441 2 22 251 495 495 ϕ8025

Quadro 49 - Armaduras de Esforccedilo Transverso nas Vigas da Cobertura (cont)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

62

444 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo - Fendilhaccedilatildeo

O dimensionamento aos estados limites de fendilhaccedilatildeo foi efetuado aplicando os criteacuterios

do EC2 atraveacutes de uma folha de caacutelculo em ˝Excel˝ e recorrendo tambeacutem ao software ˝Gala

Reinforcement˝

Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo

Materiais

Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo C2530

fck = 25 Mpa

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

Viga Combinaccedilatildeo fcteff

[MPa] kc k

Act

[cm2m]

Asmins

[cm2m]

V030mx070m ENV_ELU 26 04 1 1050 218

Conclusatildeo Todas as armaduras longitudinais das vigas da cobertura tecircm armaduras

superiores agrave armadura miacutenima de fendilhaccedilatildeo

Espaccedilamentos Maacuteximos dos Varotildees

O limite maacuteximo de abertura de fendas wmax natildeo pode ser superior a 03 mm uma vez que

todas as vigas satildeo da classe de exposiccedilatildeo XC2

A verificaccedilatildeo das aberturas das fendas foi realizada nas secccedilotildees dos apoios das vigas

Na Figura 436 estaacute indicada a verificaccedilatildeo para a secccedilatildeo mais desfavoraacutevel de uma das

vigas tendo-se verificado que a abertura maacutexima eacute de 0279 mm inferior ao valor maacuteximo

admissiacutevel

445 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Deformaccedilatildeo

Uma vez que as vigas foram dimensionadas de modo a satisfazerem os limites vatildeoaltura

de acordo com o EC2 considera-se que as flechas natildeo excedem os limites estabelecidos

Quadro 410 - Vigas de Coberturas - Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo

Figura 436 - Estado Limite de Fendilhaccedilatildeo na Secccedilatildeo do Apoio de uma das Vigas

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 63

Nota Em relaccedilatildeo agraves vigas de fundaccedilatildeo do Edifiacutecio o dimensionamento encontra-se no Anexo I

Pilares 45

451 Dimensionamento

Os pilares foram dimensionados a partir da anaacutelise direta dos ficheiros de resultados dos

esforccedilos NEdx + MEy + MEdz para as combinaccedilotildees mais desfavoraacuteveis determinados no

˝SAP2000˝ em relaccedilatildeo aos estados limites uacuteltimos

O dimensionamento orgacircnico foi feito com recurso agraves expressotildees das secccedilotildees sujeitas agrave

flexatildeo desviada com compressatildeo e ou traccedilatildeo a partir do software ˝Gala Reinforcement˝

considerando para os materiais o betatildeo da classe C2530 e o accedilo das armaduras ordinaacuterias

A500NR

De modo a facilitar o dimensionamento dos pilares criaram-se diferentes grupos com base

nos esforccedilos da mesma ordem de grandeza

a)

b)

Pilares Grupos

Secccedilotildees

[m x m] h

[m] a b

P11

A

035 035 185

P12 035 035 185

P13 035 035 185

P14 035 035 185

P15

B

035 035 185

P16 035 035 185

P17 035 035 185

P18 035 035 185

P19 C

035 035 185

P110 035 035 185

P111 D

035 035 185

P112 035 035 185

Figura 437 - Identificaccedilatildeo dos Grupos de Pilares ndash a) Vista em 3D b) Vista em Planta

Quadro 411 - Grupos e Geometria dos Pilares

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

64

452 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Longitudinais

O dimensionamento foi realizado de modo a verificar se os esforccedilos de caacutelculo para as

combinaccedilotildees de accedilotildees dos estados limites uacuteltimos mais condicionantes eram inferiores agrave

capacidade resistente das secccedilotildees previamente arbitradas (geometria e armaduras)

Os quadros e graacuteficos seguintes resumem o estudo das secccedilotildees dos diferentes grupos de

pilares a partir dos esforccedilos determinados no ˝SAP2000˝ tendo-se recorrido ao ˝Gala

Reinforcement˝ e tambeacutem a folhas elaboradas em ˝Excel˝ para as diferentes verificaccedilotildees

Pilares do Grupo A

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

Quadro 413 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo A

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 1587 kN (Compressatildeo)

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 2315 kN (Compressatildeo)

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wxx2) -15870 4007 1825

ELUT+

(Wy2) -23154 1643 712

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armadura

adotada

035 m x 035 m 245 905 49 8ϕ12

Figura 438 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N= - 1587 kN b) N= - 2315 kN

Quadro 412 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo A

Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 65

Pilares do Grupo B

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

Quadro 415 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo B

Pilares do Grupo C

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 804 kN (Compressatildeo)

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wxx1) -8040 -2080 3922

ELUT+(Wyy1) -10220 -3626 -3583

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armadura

adotada

035 m x 035 m 245 905 49 8ϕ12

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wyy1) -14467 -1189 1836

ELUE1y -10730 7014 1452

Quadro 414 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo B

Figura 439 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 804 kN b) N = - 1022 kN

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100M

z

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 1022 kN (Compressatildeo)

Quadro 416 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo C

Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

66

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

Quadro 417 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo C

Pilares do Grupo D

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armadura

adotada

035 m x 035 m 245 1257 49 4ϕ16+4ϕ12

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wyy1) -11142 -1273 -2928

ELUE1y -9015 1804 937

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 1073 kN (Compressatildeo)

Quadro 418 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo D

Figura 441 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 11142 kN b) N = - 9015 kN

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 mx 035m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 11142 kN (Compressatildeo)

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 mx 035m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 9015 kN (Compressatildeo)

-80

-40

0

40

80

-80 -40 0 40 80

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 14467 kN (Compressatildeo)

Figura 440 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 14467 kN b) N = - 1073 kN

Capacidade

Resistente Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 67

Quadro 419 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo D

Nota As armaduras consideradas para todos os pilares verificam a seguranccedila aos estados

limites uacuteltimos de flexatildeo composta

453 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Transversais (Cintas)

A partir dos esforccedilos transversos maacuteximos das combinaccedilotildees dos estados limites uacuteltimos

foram realizados os caacutelculos para o dimensionamento das armaduras transversais de acordo

com os elementos indicados nos Quadros 420 e 421

Quadro 420 - Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo

Materiais Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo

C2530

fck = 25 Mpa

b = 035 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

Pilares Secccedilotildees

VEdy

[kN]

VEdz

[kN]

acw ν θ [deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

PA 035m x 035m 2348 4087 1 054 45 439 Verifica

PB 035m x 035m 3741 3851 1 054 45 439 Verifica

PC 035m x 035m 1739 1301 1 054 45 439 Verifica

PD 035m x 035m 4596 3133 1 054 45 439 Verifica

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armaduras

adotadas

035 m x 035 m 245 1257 49 4ϕ16+4ϕ12

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

68

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4cm

Grupos

de Pilares Secccedilotildees

ρwmin

min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m]

max

swA

s

[cm2m]

[cm2m]

Nordm

Ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

sclmaacutex

[mm] Estribos

PA 035m x 035m 00008 280 337 3623 337 2 17 335 160 ϕ8015

PB 035m x 035m 00008 280 319 3623 319 2 16 335 160 ϕ8015

PC 035m x 035m 00008 280 154 3623 154 2 14 335 160 ϕ8015

PD 035m x 035m 00008 280 421 3623 421 2 21 335 160 ϕ8015

A Figura 442 representa a pormenorizaccedilatildeo das armaduras nos pilares

Quadro 421 - Cintas nos Pilares

Figura 442 - Armaduras nos Pilares

8ϕ12

Cintas ϕ8015

sw

adoptado

A

s

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 69

454 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo - Fendilhaccedilatildeo

Os estados limites de fendilhaccedilatildeo dos pilares foram analisados pelo ˝Gala Reinforcement˝

e tambeacutem em folhas de caacutelculo em ˝Excel˝

Armaduras Miacutenimas de Fendilhaccedilatildeo

Materiais

Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo C2530 fck= 25Mpa

A500 fyk= 500Mpa

Grupos

de

Pilares

fcteff

[MPa] kc k

Act

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

PA 26 04 1 613 127

PB 26 04 1 613 127

PC 26 04 1 613 127

PD 26 04 1 613 127

Nota Todas as armaduras longitudinais dos pilares tecircm uma armadura superior agrave armadura

miacutenima de fendilhaccedilatildeo verificando assim o estado limite de fendilhaccedilatildeo

Espaccedilamento Maacuteximos dos Varotildees

O limite maacuteximo de abertura de fendas wmax considerado foi de 03 mm uma vez que os

pilares da estrutura pertencem agrave classe de exposiccedilatildeo XC2

A verificaccedilatildeo das aberturas das fendas foi realizada nas secccedilotildees dos pilares conforme

indicado na Figura 442

Quadro 422 - Armaduras Miacutenimas de Fendilhaccedilatildeo dos Pilares

Figura 443 - Estado Limite de Fendilhaccedilatildeo nas Secccedilotildees dos Pilares

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

70

Sapatas 46

461 Dimensionamento

As sapatas foram calculadas segundo os criteacuterios gerais definidos na Memoacuteria Descritiva

De acordo com o que foi referido no preacute-dimensionamento os momentos fletores dos

pilares satildeo absorvidos diretamente pelas vigas de fundaccedilatildeo

As sapatas foram dimensionadas para as combinaccedilotildees raras e apenas para os esforccedilos

axiais provenientes da superestrutura a que se juntaram tambeacutem os pesos proacuteprios e da terra

sobre as sapatas

O caacutelculo das armaduras foi feito pelo Meacutetodo de Labelle a partir das seguintes expressotildees

462 Estados Limites Uacuteltimos ndash Resistecircncia agrave Rotura por Corte

Os Quadros 423 424 e 425 resumem todas verificaccedilotildees realizadas no caacutelculo das

sapatas

( )

8 ( )

tsd x osx bsd

syd syd

F A aA N

f B d f B

(Eq 41)

( )

8 ( )

tsd y osy bsd

syd syd

F B aA N

f B d f A

(Eq 42)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 71

Quadro 423 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila do Solo ndash Combinaccedilotildees Siacutesmicas

Sapatas

Betatildeo C2530

fcd = 167 Mpa

Accedilo A500

fyd = 435 Mpa Peso

de

Terra

[kN]

Peso

da

Sapata

[kN]

Combinaccedilatildeo Siacutesmica

Verificaccedilatildeo

Geometria Combinaccedilatildeo

Siacutesmica

A

[m]

B

[m]

H

[m]

H1

[m]

ao

[m]

bo

[m] Combinaccedilotildees

F3

[kN]

Nb

[kN] σsolo

[kNm2]

2σadm

[kNm2] σsolo le 2σadm Raacutecio

S11 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 10156 11847 7582 500 Verifica 015

S12 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 18417 20107 12868 500 Verifica 026

S13 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 19366 21056 13476 500 Verifica 027

S14 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 11036 12726 8145 500 Verifica 016

S15 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 16485 18175 11632 500 Verifica 023

S16 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 16372 18062 11560 500 Verifica 023

S17 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 10002 11692 7483 500 Verifica 015

S18 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 19535 21225 13584 500 Verifica 027

S19 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 25289 26980 17267 500 Verifica 035

S110 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 14129 15819 10124 500 Verifica 020

S21 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 4341 6032 3860 500 Verifica 008

S22 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 7219 8909 5702 500 Verifica 011

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

72

Quadro 424 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila do Solo ndash Combinaccedilotildees Raras

Sapatas

Betatildeo C2530

fcd = 167 MPa

Accedilo A500

fyd = 435 MPa Peso

de

Terra

[kN]

Peso

das

Sapata

s

[kN]

Combinaccedilatildeo Rara Verificaccedilatildeo

Geometria Combinaccedilatildeo Rara

A

[m]

B

[m]

H

[m]

H1

[m]

ao

[m]

bo

[m] Combinaccedilotildees

F3

[kN]

Nb

[kN]

σsolo

[kNm2]

σadm

[kNm2]

σsolole σadm Raacutecio

S11 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wxx1) 12505 14196 9085 250 Verifica 036

S12 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wyy1) 18620 20310 12999 250 Verifica 052

S13 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wyy1) 19575 21265 13610 250 Verifica 054

S14 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wyy1) 13704 15394 9852 250 Verifica 039

S15 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wxx1) 16775 18465 11817 250 Verifica 047

S16 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wyy1) 16850 18540 11865 250 Verifica 047

S17 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wy1) 12393 14083 9013 250 Verifica 036

S18 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wx1) 19613 21303 13634 250 Verifica 055

S19 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wyy1) 27681 29371 18797 250 Verifica 075

S110 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_Wx1(T-) 14548 16238 10393 250 Verifica 042

S111 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T+(Wy1) 6943 8634 5525 250 Verifica 022

S112 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T+(Wy1) 11365 13055 8355 250 Verifica 033

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 73

Sapatas

Peso

das

Sapatas

[kN]

Peso

de

Terra

[kN]

Esforccedilos da Estrutura Armaduras Direccedilatildeo X Armaduras Direccedilatildeo Y

Combinaccedilatildeo

Siacutesmica

Combinaccedilatildeo

Fundamental

Comb

Siacutesmica

Comb

Fund ArmX

Comb

Siacutesmica

Comb

Fund ArmY

Comb

(ELU)

F3

[kN]

Nbsd

[kN]

Comb

(ELU)

F3

[kN]

Nbsd

[kN]

Asxcalculo

[cm2m]

Asxcalculo

[cm2m]

Asy calculo

[cm2m]

Asy calculo

[cm2m]

S11 1172 518 E1x 10156 11847 T-(Wxx1) 17666 19357 091 148 ϕ12015 091 148 ϕ12015

S12 1172 518 E1x 18417 19588 SC1+SC2

(T+)

25289 26980 150 207 ϕ12015 150 207 ϕ12015

S13 1172 518 E1x 19366 20538 SC1+SC2

(T+)

25289 26980 157 207 ϕ12015 157 207 ϕ12015

S14 1172 518 E1x 11036 12208 T-(Wyy1) 19305 20996 094 161 ϕ12015 094 161 ϕ12015

S15 1172 518 E1x 16485 17657 SC1+SC2

(T+)

22669 24359 135 187 ϕ12015 135 187 ϕ12015

S16 1172 518 E1x 16372 17544 SC1+SC2

(T+)

22832 24523 134 188 ϕ12015 134 188 ϕ12015

S17 1172 518 E1x 10002 11174 T-(Wy1) 17664 19354 086 148 ϕ12015 086 148 ϕ12015

S18 1172 518 E1x 19535 20707 SC1+SC2

(T+)

26381 28071 159 215 ϕ12015 159 215 ϕ12015

S19 1172 518 E1x 25289 26461 T-(Wyy1) 37752 39442 203 302 ϕ12015 203 302 ϕ12015

S110 1172 518 E1x 14129 15301 SC2

(Wx1T-)

19716 21406 117 164 ϕ12015 117 164 ϕ12015

S111 1172 518 E1x 4341 5513 T+(Wy1) 10247 11937 042 091 ϕ12015 042 091 ϕ12015

S112 1172 518 E1x 7219 8390 T+(Wy1) 16327 18017 064 138 ϕ12015 064 138 ϕ12015

Quadro 425 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila das Sapatas

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

75

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

O dimensionamento da estrutura do piso metaacutelico consistiu na verificaccedilatildeo de seguranccedila

dos pilares e das vigas que formam esta estrutura a partir dos esforccedilos de caacutelculo

determinados no ˝SAP2000˝

Foram realizadas todas as verificaccedilotildees de seguranccedila para as secccedilotildees transversais e para os

elementos conforme o EC3

Recorreu-se tambeacutem ao programa ˝SemiComp˝ e a folhas de caacutelculo em ˝Excel˝ de modo

a comparar os resultados obtidos nas diversas verificaccedilotildees

O piso metaacutelico eacute constituiacutedo por um esqueleto formado por pilares e vigas principais com

perfis IPE100 e vigas secundaacuterias cujos perfis satildeo T50x6

Todo este conjunto estaacute ligado por um pavimento em accedilo em chapa xadrez 57 mm

Dimensionamento 51

511 Caracteriacutesticas Geomeacutetricas e Propriedades das Secccedilotildees Transversais

A verificaccedilatildeo da resistecircncia das secccedilotildees foi realizada a partir das caracteriacutesticas

geomeacutetricas dos perfis com base nas informaccedilotildees recolhidas na tabela de perfis laminados da

˝Arbed˝

Nos Quadros 51 e 52 indicam-se as carateriacutesticas geomeacutetricas dos perfis metaacutelicos

utilizados

Figura 51 - Vista em 3D do Piso Metaacutelico

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

76

Quadro 51 - Propriedades e Caracteriacutesticas Geomeacutetricas - Perfil IPE 100

fy

[MPa]

E

[MPa]

G

[kgm]

L

[m]

h

[mm]

b

[mm]

tw

[mm]

tf

[mm]

A

[mm2]

r

[mm]

235 210 81 168 100 55 41 57 1032 7

Eixo de Maior ineacutercia y-y Eixo de Menor Ineacutercia z-z Iy

[cm4]

Wely

[cm3]

Wply

[cm3]

iy

[cm]

Avz

[cm2]

Iz

[cm4]

Welz

[cm3]

Wplz

[cm3]

iz

[cm]

Avy

[cm2]

It

[cm4]

Iw

[cm6]

171 342 3941 407 508 1592 579 915 124 508 12 350

Quadro 52 - Propriedades e Carateriacutesticas Geomeacutetricas - Perfil T50x6

fy

[MPa]

E

[MPa]

G

[kgm]

L

[m]

h

[mm]

b

[mm]

s = t

[mm]

r

[mm]

A

[mm2]

235 210 444 06 50 50 6 6 564

Eixo x-x Eixo y-y

_ Ix

[cm4]

IxVx

[cm3]

ix

[cm]

Iy

[cm4]

IyVy

[cm3]

iy

[cm]

121 336 146 606 242 103

512 Classificaccedilatildeo da Classe das Secccedilotildees Transversais

Os Quadros 53 e 54 referem todos os passos empregues na classificaccedilatildeo das classes das

secccedilotildees transversais

Material Classificaccedilatildeo do Banzo Classificaccedilatildeo da Alma Classe agrave

Flexatildeo

+ Compressatildeo Accedilo S235 JR

fy = 235 MPa

ɛ= 1

c

[mm] c tf 9 ɛ

c

[mm] c tw 33 ɛ

1845 32 9 Banzo da

Classe 1 746 182 33

Alma da

Classe 1 1

Quadro 54 - Classificaccedilatildeo das Secccedilotildees do Perfil T50 x 6

Material Classificaccedilatildeo do Banzo Classificaccedilatildeo da Alma Classe agrave

Flexatildeo Accedilo 235 JR

fy = 235 MPa

ɛ= 1

c

[mm] c t 9 ɛ

c

[mm] c t 33 ɛ

16 27 10 Banzo da

Classe 1 38 63 33

Alma da

Classe 1 1

Quadro 53 - Classificaccedilatildeo das Secccedilotildees do Perfil IPE 100

f

c9 ε

t

w

c33 ε

t

f

c9 ε

t

w

c33 ε

t

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 77

Dimensionamento das Secccedilotildees Transversais e dos Elementos dos Pilares e das 52

Vigas

Os elementos que constituem os pilares e as vigas foram dimensionados recorrendo aos

processos indicados no Quadro 55

Quadro 55 - Processos utilizados no dimensionamento da Estrutura Metaacutelica

Processos de Caacutelculo Resistecircncia das Secccedilotildees

Transversais

Resistecircncia dos

Elementos

1 ndash Folha de Caacutelculo

em ˝Excel˝

Esforccedilo Axial de Compressatildeo

Momento Fletor e Esforccedilo

Transverso

Flexatildeo Composta

Flexatildeo Desviada

Flexatildeo Composta com

Esforccedilo Transverso

Encurvadura por

Compressatildeo

Encurvadura Lateral

Flexatildeo Composta

com Compressatildeo

2 ndash ˝SAP 2000˝

3 ndash ˝SemiComp˝

(+˝LTBeam˝)

4 ndash Comparaccedilatildeo dos

Resultados

Dimensionamento dos Pilares IPE 100 53

Estados Limites Uacuteltimos - Verificaccedilatildeo da Resistecircncia das Secccedilotildees e dos Elementos

mais solicitados

Foi realizada uma anaacutelise aos estados limites uacuteltimos dos perfis IPE100 que constituem os

montantes da estrutura metaacutelica tendo-se escolhido o pilar com maior raacutecio obtido no

programa de elementos finitos

No Quadro 56 apresentam-se os raacutecios de todos os pilares para a combinaccedilatildeo

condicionante dos estados limites uacuteltimos

Quadro 56 - Raacutecios dos Pilares

Nordm

Barra Perfil Tipo Combinaccedilotildees Raacutecio

537 IPE100 Pilar ELU 037

549 IPE100 Pilar ELU 034

528 IPE100 Pilar ELU 033

582 IPE100 Pilar ELU 032

534 IPE100 Pilar ELU 032

562 IPE100 Pilar ELU 030

552 IPE100 Pilar ELU 029

525 IPE100 Pilar ELU 028

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

78

Quadro 56 - Raacutecios dos Pilares (cont)

Nordm

Barra Perfil Tipo Combinaccedilotildees Raacutecio

585 IPE100 Pilar ELU 028

565 IPE100 Pilar ELU 026

513 IPE100 Pilar ELU 025

517 IPE100 Pilar ELU 025

515 IPE100 Pilar ELU 024

541 IPE100 Pilar ELU 022

545 IPE100 Pilar ELU 022

520 IPE100 Pilar ELU 022

532 IPE100 Pilar ELU 022

554 IPE100 Pilar ELU 022

539 IPE100 Pilar ELU 022

558 IPE100 Pilar ELU 021

533 IPE100 Pilar ELU 021

524 IPE100 Pilar ELU 021

504 IPE100 Pilar ELU 021

543 IPE100 Pilar ELU 021

522 IPE100 Pilar ELU 021

556 IPE100 Pilar ELU 021

502 IPE100 Pilar ELU 020

478 IPE100 Pilar ELU 020

490 IPE100 Pilar ELU 019

560 IPE100 Pilar ELU 019

547 IPE100 Pilar ELU 019

530 IPE100 Pilar ELU 019

506 IPE100 Pilar ELU 018

482 IPE100 Pilar ELU 017

480 IPE100 Pilar ELU 017

481 IPE100 Pilar ELU 017

487 IPE100 Pilar ELU 017

498 IPE100 Pilar ELU 017

580 IPE100 Pilar ELU 017

496 IPE100 Pilar ELU 016

493 IPE100 Pilar ELU 015

477 IPE100 Pilar ELU 015

574 IPE100 Pilar ELU 010

579 IPE100 Pilar ELU 008

567 IPE100 Pilar ELU 007

571 IPE100 Pilar ELU 007

569 IPE100 Pilar ELU 007

572 IPE100 Pilar ELU 006

483 IPE100 Pilar ELU 006

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 79

Esforccedilos de Caacutelculo para a combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel

Os esforccedilos de caacutelculo do pilar com maior raacutecio correspondente agrave combinaccedilatildeo mais

desfavoraacutevel estatildeo indicados na Figura 53 e no Quadro 57

Diagramas de Esforccedilos de Caacutelculo

NEd

[kN]

MyEd

[kNm]

MzEd

[kNm]

VyEd

[kN]

VzEd

[kN]

Quadro 57 - Esforccedilos de Caacutelculo mais desfavoraacuteveis na secccedilatildeo do Pilar

Esforccedilos Atuantes de Caacutelculo

NED

[kN]

MyED

[kNm]

MzED

[kNm]

VyEd

[kN]

VzEd

[kN]

-2676 -013 -012 -007 -008

Figura 53 - Diagramas de Esforccedilos de Caacutelculo

Figura 52 ndash Raacutecios de Dimensionamento da Combinaccedilatildeo mais condicionante do pilar IPE100

˝SAP 2000˝

Nordm

Barra Perfil Tipo Comb Raacutecio

537 IPE100 Pilar ELU 037

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

80

531 Processos de Caacutelculo

1ordm Processo - Dimensionamento pelas Folhas de Caacutelculo em ˝Excel˝

O dimensionamento em ˝Excel˝ permitiu proceder agraves seguintes verificaccedilotildees

Resistecircncia das Secccedilotildees Transversais

Quadro 58 ndash Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Axial de Compressatildeo

Quadro 59 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo

Quadro 510 - Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Transverso

Esforccedilo Transverso

Eixo y-y Eixo z-z Encurvadura por Esforccedilo

Transverso

VyEd

[kN]

VplyRd

[kN]

VzED

[kN]

VplzRd

[kN]

ɛ η

007 6892 0001 Verifica 008 6895 0001 Verifica 244 1 1 72 Verifica

Esforccedilo Axial de Compressatildeo

NED(-)

[kN]

NcRd

[kN]

2676 24252 011 Verifica

Momento Fletor

Eixo y-y Eixo z-z

MyED

[kNm]

Mplrdy

[kNm]

yEd

cyRd

M

M

yEd

cyRd

10M

M

MzED

[kNm]

MplzRd

[kNm]

zEd

czRd

M

M

zEd

czRd

10M

M

013 926 001 Verifica 012 215 013 Verifica

Ed

cRd

N

N

Ed

cRd

10N

N

yEd

cyRd

V

V

yEd

cyRd

10V

V

zEd

czRd

V

V

zEd

czRd

10V

V

w

w

h

t

ε72 times

η

w

w

h ε 72 times

t η

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 81

Quadro 511 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Composta (M+N)

Flexatildeo Composta (M+N)

Eixo y-y Eixo z-z

1ordf Condiccedilatildeo 2ordf Condiccedilatildeo

Natildeo eacute

necessaacuterio

minorar o

MplRd

Natildeo eacute

necessaacuterio

minorar o

MplRd

025NplRd NEd le 025 NplRd

6063 Verifica 4818 Verifica 9261 0014 Verifica 9635 Verifica 215 006 Verifica

Quadro 512 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Desviada

Flexatildeo Composta com Esforccedilo Transverso (M+N+V)

Eixo y-y Eixo z-z

ρy

1ordf Condiccedilatildeo 2ordf Condiccedilatildeo Natildeo eacute necessaacuterio

minorar o MplRd n le 020 05VRd VEd le 05VRd

Natildeo eacute necessaacuterio

minorar o MplRd

025 NRd NEd le 025 NRd 05VRd VEd le 05VRd MNVyRd le MplyRd MNVzRd le MplzRd

1 6063 Verifica 3446 Verifica 926 Verifica 3447 Verifica 215

Flexatildeo Desviada

α = 5n 1 yEd zEd

NyRd NzRd

M M

M M

yEd zEd

NyRd NzRd

10M M

M M

2 1 0056 Verifica

w w

M0

05 h t

w wEd

M0

05 h t

γN

NyRd plyRd=M M

yEd

NyRd

M

M

yEd 10

NyRd

M

M w w y

M0

h t

γ

f w w yEd

M0

h t

γ

fN

NzRd plzRd=M M

zEd

NzRd

M

M

zEd10

NzRd

M

M

Quadro 513 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Composta com Esforccedilo Transverso (M+N+V)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

82

Elementos Uniformes Comprimidos - Colunas

Curva de Encurvadura Encurvadura segundo o Eixo mais Resistente y-y Encurvadura segundo o Eixo menos Resistente z-z

h

b

tf

[mm]

Curva

eixo

y-y

Curva

eixo

z-z

βA λ1 αy Lcry λy y

y y 02y

NbyRd

[kN]

Ed

byRd

10N

N αz Lcrz λz

z

z z z 02

NbRdz

[kN]

Ed

bzRd

10N

N

18 57 a b 1 939 021 168 413 044 062 094 Verifica 2285 Verifica 034 168 1355 14 175 036 Verifica 8831 Verifica

Elementos Uniformes em Flexatildeo - Resistecircncia agrave Encurvadura

Encurvadura Lateral

Tipo de

diagrama de

Momentos em y

kz C1 Mcr

[kNm]

Wy

[cm3] LT

LT0

LT LT0

h

b

Curva de

Encurv

Lateral

αLT β LT LT

MbRdy

[kNm]

Ed

bRdy

10M

M

10 188 23 3941 064 04

Com risco de

bambeamento 182 b 034 075 070 090 832 Verifica

Quadro 514 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura por Compressatildeo

Quadro 515 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura Lateral

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 83

Resistecircncia do Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo ndash Colunas - Viga

Quadro 518 - Flexatildeo Composta com Compressatildeo

c) Flexatildeo Composta com Compressatildeo Colunas - Viga

Eq661 le 1

Eq662 le 1

012 001 0029 016 Verifica 030 0014 0048 037 Verifica

a) Caacutelculo dos Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes

a1) Cmy - Flexatildeo na direccedilatildeo do Eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo z-z

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de

Diagramas de

Momentos

Tipo de

Carga Ѱy Cmy

168 0 013 Linear Uniforme 0 06

a2) Cmz - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo z-z e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Lz

[m]

MEdzesq

[kNm]

MEdzdir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱz Cmz

168 0 012 Linear Uniforme 0 06

a3) CmLT - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱy CmLT

168 0 013 Linear Uniforme 0 06

b) Fatores de Interaccedilatildeo kij ndash Meacutetodo

Alternativo 2

kyy kyz kzy kzz

06 051 091 085

Ed

y

y

M1

A

χγ

N

f

yEd

yyply y

LTM1

k

χγ

M

W fzEd

yzplz y

M1

k timestimes

γ

M

W f

yEd zEdEdyy yz

ply plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA times times

χ χ timesγ γ γ

y y

y

M MN

f W f W f

Ed

y

z

M1

A

χγ

N

fyEd

zyply y

LTM1

k timestimes

χ timesγ

M

W fzEd

zzplz y

M1

k times

γ

M

W f

yEd zEdEdzy zz

ply y plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA

χ χγ γ γ

y

z

M MN

f W f W f

Quadro 517 - Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes Quadro 516 ndash Fatores de Interaccedilatildeo kij

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

84

2ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelo ˝SAP2000˝

Apresenta-se na Figura 54 os resultados do dimensionamento da folha de caacutelculo do

˝SAP2000˝ que inclui os seguintes itens

1 ndash Identificaccedilatildeo do nordm da barra perfil comprimento combinaccedilatildeo de accedilatildeo classe de secccedilatildeo

2 ndash Caracteriacutesticas e propriedades geomeacutetricas do perfil

3 ndash Esforccedilos de caacutelculo para a combinaccedilatildeo que conduz a um maior raacutecio

4 ndash Dimensionamento da secccedilatildeo agrave flexatildeo composta com compressatildeo

5 ndash Dimensionamento agrave encurvadura por compressatildeo

6 e 7 ndash Dimensionamento agrave encurvadura lateral

8 ndash Fatores de Interaccedilatildeo

1

2

3

4

5

Figura 54 - Folha de Dimensionamento do ˝SAP2000 ˝ para o Pilar IPE100 mais solicitado

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 85

3ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelo ˝SemiComp˝

Este software foi utilizado para a verificaccedilatildeo da secccedilatildeo mais esforccedilada e tambeacutem do

elemento agrave flexatildeo composta com compressatildeo conforme os resultados indicados nas Figuras

55 56 e 57

6

7

8

Figura 54 - Folha de Dimensionamento do ˝SAP2000 ˝ para o Pilar IPE100 mais solicitado (cont)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

86

Verificaccedilatildeo da Secccedilatildeo

Figura 55 - Folha de Caacutelculo do ˝SemiComp˝ - Verificaccedilatildeo da Secccedilatildeo Transversal

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 87

Verificaccedilatildeo do Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo

Figura 56 - Folha de Caacutelculo do ˝SemiComp˝ - Verificaccedilatildeo para o Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

88

Nota Para a utilizaccedilatildeo do software ˝SemiComp˝ foi necessaacuterio determinar previamente o

momento criacutetico tendo-se utilizado para esta finalidade o software ˝LTBeam˝ cujo

resultado estaacute indicado na Figura 57

532 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Verificaccedilatildeo de Seguranccedila aos Estados Limites de

Deformaccedilatildeo

A verificaccedilatildeo de seguranccedila aos estados limites de utilizaccedilatildeo foi determinada com base nos

deslocamentos horizontais nas direccedilotildees x e y determinados no ˝SAP2000˝

No Quadro 519 apresentam-se os deslocamentos maacuteximos e os valores admissiacuteveis para o

pilar mais condicionante

Quadro 519 - Deslocamento Horizontal Maacuteximo do Pilar

Elemento H300

[cm]

δx

[cm] δx le H300

δy

[cm] δy le H300

Pilar

IPE100 168300 = 056 0008 Verifica 0015 Verifica

A verificaccedilatildeo de seguranccedila aos estados limites de utilizaccedilatildeo foi realizada com base nos

deslocamentos horizontais nas direccedilotildees x e y determinados no ˝SAP2000˝

Figura 57 - Determinaccedilatildeo do Momento Critico - ˝LTBeam˝

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 89

52 Dimensionamento das Vigas IPE 100

Estados Limites Uacuteltimos - Verificaccedilatildeo da Resistecircncia das Secccedilotildees e dos Elementos

mais solicitados

No dimensionamento aos estados limites uacuteltimos das vigas dos perfis IPE100 foi escolhida

a viga com maior raacutecio para a combinaccedilatildeo mais condicionante

No Quadro 520 apresentam-se os raacutecios de todas as vigas para a combinaccedilatildeo desfavoraacutevel

dos estados limites uacuteltimos

Quadro 520 - Raacutecios das Vigas

Nordm Barra Perfil Tipo Combinaccedilotildees Raacutecios

623 IPE100 Viga ELU 038

622 IPE100 Viga ELU 037

188 IPE100 Viga ELU 037

150 IPE100 Viga ELU 036

148 IPE100 Viga ELU 036

187 IPE100 Viga ELU 035

162 IPE100 Viga ELU 035

175 IPE100 Viga ELU 035

189 IPE100 Viga ELU 035

186 IPE100 Viga ELU 034

174 IPE100 Viga ELU 034

161 IPE100 Viga ELU 033

163 IPE100 Viga ELU 033

176 IPE100 Viga ELU 033

173 IPE100 Viga ELU 032

160 IPE100 Viga ELU 032

201 IPE100 Viga ELU 029

200 IPE100 Viga ELU 029

202 IPE100 Viga ELU 028

199 IPE100 Viga ELU 028

140 IPE100 Viga ELU 020

139 IPE100 Viga ELU 020

178 IPE100 Viga ELU 019

177 IPE100 Viga ELU 019

165 IPE100 Viga ELU 018

164 IPE100 Viga ELU 018

781 IPE100 Viga ELU 018

780 IPE100 Viga ELU 018

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

90

Esforccedilos de Caacutelculo para a combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel

Na Figura 59 e no Quadro 521 apresentam-se os esforccedilos de caacutelculo da viga com maior

raacutecio correspondente agrave combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel

531 Diagramas de Esforccedilos de Caacutelculo

MyEd [kNm]

[k]

VzEd [kN]

Quadro 521 - Esforccedilos de Caacutelculo mais desfavoraacuteveis na secccedilatildeo da Viga

NED

[kN]

MyED

[kNm]

MzED

[kNm]

VyEd

[kN]

VzEd

[kN]

Sem

significado 337

Sem

significado

Sem

significado -1046

Figura 59 - Diagramas de Esforccedilos na Viga

Figura 58 - ˝SAP2000˝ - Raacutecios de Dimensionamento da Viga mais solicitada

Nordm

Barra Perfil Tipo Comb Raacutecio

623 IPE100 Viga ELU 038

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 91

533 Processos de Caacutelculo

1ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelas Folhas de Caacutelculo em ˝Excel˝

Verificaccedilotildees realizadas para a viga - IPE100

Resistecircncia das Secccedilotildees Transversais

Quadro 522 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo

Quadro 523 - Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Transverso

Esforccedilo Transverso

Eixo z-z Encurvadura por Esforccedilo

Transverso

VzEd

[kN]

VplzRd

[kN]

ɛ η

1046 6895 0152 Verifica 244 1 1 72 Verifica

Momento Fletor

Eixo y-y

MyEd

[kNm]

Mplrdy

[kNm]

yEd

cyRd

10M

M

337 926 036 Verifica

yEd

cyRd

M

M

zEd

czRd

V

V

zEd

czRd

10V

V

w

w

h

t

ε72 times

η

w

w

h ε 72 times

t η

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

92

Resistecircncia do Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo ndash Colunas-Viga

Elementos Uniformes em Flexatildeo

Encurvadura Lateral

Tipo de

Diagrama de

Momentos em y

ψ C1 kz Mcr

[kNm]

Wy

[cm3]

Curva de

Encurv

Lateral

MbyRd

0 188 1 2372 3941 063 04 Com risco de

Bambeamento 182 b 034 08 069 091 839 040 Verifica

a) Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes

a1) Cmy - Flexatildeo na direccedilatildeo do Eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo z-z

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de

Diagramas de

Momentos

Tipo de

Carga Ѱy Cmy

161 0 337 Linear Uniforme 0 06

a2) Cmz - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo z-z e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Lz

[m]

MEdzesq

[kNm]

MEdzdir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱz Cmz

161 0 0 - Uniforme 0 0

a3) CmLT - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱy CmLT

161 0 337 Linear Uniforme 0 06

b) Fatores de Interaccedilatildeo kij ndash Meacutetodo

Alternativo 2

kyy kyz kzy kzz

06 0 10 0

Quadro 524 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura Lateral

LT LT0 LT LT0 h

b LT LTΦ LTEd

byRd

M

MEd

byRd

10M

M

Quadro 526 - Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes Quadro 525 - Fatores de Interaccedilatildeo kij

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 93

Quadro 527 - Flexatildeo Composta Com Compressatildeo

a) Flexatildeo Composta com Compressatildeo Colunas - Viga

Eq661 le 1

Eq662 le 1

0 0241 0 0241 Verifica 0 0402 0 0402 Verifica

yEd

yyply y

LTM1

k

χγ

M

W fEd

y

y

M1

A

χγ

N

fzEd

yzplz y

M1

k timestimes

γ

M

W f

yEd zEdEdyy yz

ply plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA times times

χ χ timesγ γ γ

y y

y

M MN

f W f W fEd

y

z

M1

A

χγ

N

f

zEdzy

ply y

LTM1

k

χγ

M

W fzEd

zzplz y

M1

k times

γ

M

W f

yEd zEdEdzy zz

ply y plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA

χ χγ γ γ

y

z

M MN

f W f W f

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

94

2ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelo˝ SAP2000˝

Na Figura 510 apresentam-se alguns dos resultados do dimensionamento da folha de

caacutelculo do ˝SAP2000˝ utilizados na verificaccedilatildeo das secccedilotildees transversais da viga mais

esforccedilada bem como no estudo da encurvadura lateral (bambeamento)

De acordo com os diagramas de esforccedilos de caacutelculo momentos fletores e esforccedilos

transversos mais desfavoraacuteveis estudaram-se os trecircs troccedilos em que a viga ao bambeamento

Estados Limites Uacuteltimos

1ordmTroccedilo

2ordmTroccedilo

3ordmTroccedilo

Figura 510 - Folhas de Dimensionamento do ˝SAP2000˝ para a Viga IPE100

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 95

Verificaccedilotildees

Os Quadros 528 e 529 apresentam as verificaccedilotildees realizadas

Quadro 528 - Valores dos Esforccedilos em cada Troccedilo da Viga

Troccedilos Mcr

[kNm]

MbRd

[kNm]

1ordm 10483 914

2ordm 5534 880

3ordm 20371 923

Quadro 529 - Raacutecios das Secccedilotildees mais Esforccediladas e da Encurvadura da Viga

Raacutecios ndash Verificaccedilotildees

Secccedilotildees mais Esforccediladas Encurvadura

da Viga

Ed

Rd

N

N

y Ed

y Rd

M

M

z Ed

z Rd

V

V

z Ed

z Rd

M

M

y Ed

y bRd

M

M

Sem

Significado

3370363

926

10420152

6867

Sem

Significado 337

038288

Nota Uma vez que NEd eacute igual a zero e VEd le 05VRd os momentos resistentes de caacutelculo natildeo

satildeo minorados pela presenccedila deste esforccedilo

4ordm Quadro Comparativo

Nos Quadros 530 e 531 apresentam-se a comparaccedilatildeo dos diferentes resultados obtidos

Quadro 530 - Raacutecios na Viga

Folhas de

Caacutelculo ˝SAP2000˝

y Ed

y Rd

M

M 036 036

z Ed

z Rd

V

V 0152 0152

Quadro 531 - Raacutecios na Viga

Folhas de

Caacutelculo ˝SAP2000˝

Mcr

1ordm Troccedilo 15315 10483

2ordm Troccedilo 5970 5534

3ordm Troccedilo 23238 20371

MbRd

1ordm Troccedilo 926 9143

2ordm Troccedilo 926 88

3ordm Troccedilo 926 923

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

96

Conclusotildees Verifica-se no Quadro 530 que os resultados do dimensionamento pelos dois

processos conduzem a valores da mesma ordem de grandeza e inferiores agrave

unidade

Estados Limites de Serviccedilo

A verificaccedilatildeo da seguranccedila aos estados limites de utilizaccedilatildeo foi realizada com base nos

deslocamentos verticais maacuteximos para a combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel conforme se indica

na Figura 511

Quadro 532 - Deslocamento Maacuteximo da Viga

Elemento δmaxSAP2000

[cm]

δmaxEC3 = L300

[cm] δmaxSAP2000 le L300

Viga

IPE100 017 161300 = 054 Verifica

53 Ligaccedilotildees

534 Ligaccedilotildees Soldadas

As ligaccedilotildees soldadas foram dimensionadas de acordo com a informaccedilatildeo indicada na

Memoacuteria Descritiva

A Figura 512 apresenta o aacutebaco que permite de um modo simples proceder ao

dimensionamento dos cordotildees das soldaduras de acircngulo

Figura 511 - Deslocamento Maacuteximo da Viga para a Combinaccedilatildeo ELServiccedilo

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 97

Figura 512 - Aacutebaco de Dimensionamento dos Cordotildees de Soldadura de acircngulo S235 JR

Ligaccedilatildeo do Pilar ndash Viga (Soldada)

LOADS

Case Manual calculations

Mb2Ed = -337 [kNm] Bending moment in the left beam

Vb2Ed = -1046 [kN] Shear force in the left beam

Nb2Ed = -013 [kN] Axial force in the left beam

Mc2Ed = -012 [kNm] Bending moment in the upper column

Vc2Ed = -008 [kN] Shear force in the upper column

Nc2Ed = -2676 [kN] Axial force in the upper column

RESULTS

WEB PANEL - SHEAR Mb1Ed = 000 [kNm] Bending moment (right beam) [53(3)]

Mb2Ed = -337 [kNm] Bending moment (left beam) [53(3)]

Vc1Ed = 000 [kN] Shear force (lower column) [53(3)]

Vc2Ed = -008 [kN] Shear force (upper column) [53(3)]

z = 94 [mm] Lever arm [625]

VwpEd = (Mb1Ed - Mb2Ed) z - (Vc1Ed - Vc2Ed) 2

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 50 100 150 200 250 300

FwR

d [

kN]

L [mm] - Comprimento de cordatildeo

Cordotildees de Soldadura em Accedilo S235 JR

a=12mm

a=11mm

a=10mm

a=9mm

a=8mm

a=7mm

a=6mm

a=5mm

a=4mm

a=3mm

Figura 513 - Pormenor em 3D da ligaccedilatildeo Pilar - Viga

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

98

VwpEd = 3570 [kN] Shear force acting on the web panel [53(3)]

Avs = 508 [cm2] Shear area of the column web EN1993-1-1[626(3)]

Avc = 508 [cm2] Shear area EN1993-1-1[626(3)]

ds = 94 [mm] Distance between the centroids of stiffeners [6261(4)]

MplfcRd = 010 [kNm] Plastic resistance of the column flange for bending [6261(4)]

MplstuRd = 012 [kNm] Plastic resistance of the upper transverse stiffener for bending [6261(4)]

MplstlRd = 012 [kNm] Plastic resistance of the lower transverse stiffener for bending [6261(4)]

VwpRd = 09 ( Avsfywc ) (3 M0) + Min(4 MplfcRd ds (2 MplfcRd + MplstuRd + MplstlRd) ds) VwpRd = 6656 [kN] Resistance of the column web panel for shear [6261]

VwpEd VwpRd le 10 054 lt 100 verified (054)

WELD RESISTANCE Aw = 1700 [cm

2] Area of all welds [4532(2)]

Awy = 1103 [cm2] Area of horizontal welds [4532(2)]

Awz = 597 [cm2] Area of vertical welds [4532(2)]

Iwy = 28893 [cm4] Moment of inertia of the weld arrangement with respect to the hor axis [4532(5)]

max=max = 000 [MPa] Normal stress in a weld [4532(5)]

= = 000 [MPa] Stress in a vertical weld [4532(5)]

II = 000 [MPa] Tangent stress [4532(5)]

w = 080

Correlation coefficient [4532(7)]

[max2 + 3(max

2)] le fu(wM2) 000 lt 23500 verified (000)

[2 + 3(

2+II

2)] le fu(wM2) 000 lt 23500 verified (000)

le 09fuM2 000 lt 16920 verified (000)

WEAKEST COMPONENT COLUMN WEB PANEL - SHEAR

Connection conforms to the code Ratio 054

535 Ligaccedilotildees Aparafusadas

Com base no software Robot Structural Analysis Professional junta-se a justificaccedilatildeo de

uma ligaccedilatildeo aparafusada do pilar rotulado agrave laje teacuterrea de fundaccedilatildeo da cave

No Anexo II estaacute o relatoacuterio completo do caacutelculo realizado

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 99

Ligaccedilatildeo na base do Pilar Rotulado

LOADS

Case Manual calculations

NjEd = -2676 [kN] Axial force

VjEdy = -007 [kN] Shear force

VjEdz = -008 [kN] Shear force

RESULTS

COMPRESSION ZONE

COMPRESSION OF CONCRETE

c = 23 [mm] Additional width of the bearing pressure zone [625(4)]

fjd = 1994 [MPa] Design bearing resistance [625(7)]

FcRdn = 19845 [kN] Bearing resistance of concrete for compression [6282(1)]

RESISTANCES OF SPREAD FOOTING IN THE COMPRESSION ZONE

NjRd = FcRdn NjRd = 19845 [kN] Resistance of a spread footing for axial compression [6282(1)]

CONNECTION CAPACITY CHECK

NjEd NjRd le 10 (624) 013 lt 100 verified (013)

Figura 514 - Pormenor em 3D da ligaccedilatildeo na base s do Pilar Rotulado

A ndash PECcedilAS ESCRITAS

IV CONCLUSOtildeES

CONCLUSOtildeES

A realizaccedilatildeo deste trabalho permitiu a aplicaccedilatildeo praacutetica de diversos conceitos adquiridos

nas vaacuterias unidades curriculares do curso de engenharia civil possibilitando tambeacutem a

aprendizagem de novos conceitos no domiacutenio do dimensionamento de estruturas que foram

fundamentais para a realizaccedilatildeo do Projeto da Sala Eleacutetrica e do Posto de Transformaccedilatildeo

O estudo aprofundado de outros projetos em conjunto com outros conhecimentos

complementares adquiridos na anaacutelise estrutural de estruturas foram tambeacutem fundamentais

no desenvolvimento das diferentes fases deste Projeto

A elaboraccedilatildeo deste trabalho permitiu adquirir e consolidar conhecimentos nas aacutereas

referentes a

Regulamentaccedilatildeo Europeia (Eurocoacutedigos Estruturais) na parte referente da anaacutelise das

accedilotildees do vento sismo temperatura etc

Aprendizagem de softwares tais como ˝SAP2000˝ ˝GaLa Reinforcement˝

˝SemiComp˝ ˝LTBeam˝ etc

Elaboraccedilatildeo de tabelas de caacutelculo em ˝Excel˝ utilizadas quer para o dimensionamento

orgacircnico de elementos em betatildeo armado mas tambeacutem para secccedilotildees e elementos

metaacutelicos

Elaboraccedilatildeo de peccedilas desenhadas com recurso ao ˝Autocad˝

Perspetivas Futuras

O dimensionamento deste Edifiacutecio a partir de uma soluccedilatildeo totalmente metaacutelica ou em

betatildeo armado com elementos preacute-fabricados de modo a compararem-se os custos entre a

soluccedilatildeo deste Projeto e estas soluccedilotildees

Programar parte das tabelas que serviram para o dimensionamento dos elementos de betatildeo

armado e metaacutelicos com recurso agrave linguagem de Visual Basic (VBA)

Desafiar alguns colegas de curso de modo a publicar em conjunto tabelas e aacutebacos que

permitam proceder ao dimensionamento de vigas pilares e sapatas em betatildeo armado de um

modo mais ceacutelere

Page 12: A PEÇAS ESCRITAS III. MEMÓRIA JUSTIFICATIVA

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 3

10 12

Lh

a (Eq 13)

3 2

h hb (Eq 14)

Em que L representa o vatildeo e h altura

A geometria de todas as vigas para a estrutura do Edifiacutecio estaacute indicada no Quadro 12

Quadro 12 - Preacute-Dimensionamento das Vigas

Betatildeo C2530

fck = 25 Mpa

Accedilo A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 3 cm

Vigas Lvatildeo

[m] 10

Lh

hadotado

[m] Secccedilotildees

[m x m]

V11 385 039 070 030 x 070

V12

335 039 070 030 x 070

335 034 070 030 x 070

385 039 070 030 x 070

V13

335 039 070 030 x 070

335 034 070 030 x 070

385 039 070 030 x 070

V14 398 040 070 030 x 070

398 040 070 030 x 070

V15 796 080 070 030 x 070

V16 796 080 070 030 x 070

241 024 070 030 x 070

V17

398 040 070 030 x 070

398 040 070 030 x 070

241 024 070 030 x 070

VF1 385 039 060 025 x 060

VF2 241 024 060 025 x 060

VF3 241 024 060 035 x 060

Na Figura 12 representa-se a identificaccedilatildeo de todas as vigas da cobertura

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

4

113 Pilares

O preacute-dimensionamento dos pilares foi realizado a partir da Eq15 com base nos esforccedilos

NEd determinados em funccedilatildeo das aacutereas de influecircncia de cada um tendo-se considerado para ν

o valor de 065

Em que

Ac ndash aacuterea da secccedilatildeo transversal dos pilares

NEd ndash valor de caacutelculo do esforccedilo axial

ν ndash esforccedilo axial reduzido para a combinaccedilatildeo fundamental dos estados limites uacuteltimos

fcd ndash valor de caacutelculo da tensatildeo de rotura do betatildeo agrave compressatildeo

No Quadro 13 estatildeo indicados a geometria dos pilares

Edc

cd

NA

f

(Eq 15)

Figura 12 ndash Identificaccedilatildeo das Vigas da Cobertura

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 5

Quadro 13 - Dimensotildees dos Pilares

Betatildeo C2530

fck= 25 Mpa

Accedilo A500

fyk= 500 Mpa Rec= 3 cm

Pilares H

[m]

Secccedilotildees

Transversais

[m x m]

P11 465 035 x 035

P12 465 035 x 035

P13 465 035 x 035

P14 465 035 x 035

P15 465 035 x 035

P16 465 035 x 035

P17 465 035 x 035

P18 465 035 x 035

P19 465 035 x 035

P110 465 035 x 035

P111 465 035 x 035

P112 465 035 x 035

Na Figura 13 estatildeo identificados em planta todos os pilares

Figura 13 - Identificaccedilatildeo dos Pilares

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

6

114 Muros da Cave

A espessura dos muros da cave foi definida com base nos esforccedilos provenientes do peso

proacuteprio e dos impulsos do terreno tendo-se considerado uma espessura de 025 m para todos

os muros

Quadro 14 - Dimensotildees dos Muros da Cave

Betatildeo C2530

fck = 25 Mpa

Accedilo A500

fyk = 500 Mpa Rec= 3 cm

Muros

da Cave

Lvatildeo

[m]

Secccedilotildees

Transversais

[m x m] p11 335 025 x 185

p12 335 025 x 185

p13 385 025 x 185

p14 398 025 x 185

p15 398 025 x 185

p16 398 025 x 185

p17 398 025 x 185

p18 335 025 x 185

p19 335 025 x 185

p110 385 025 x 185

115 Platibandas

As platibandas foram dimensionadas em funccedilatildeo dos pormenores dos desenhos do projeto

de arquitetura tendo-se considerado secccedilotildees com as dimensotildees de 012 m x 11 m

116 Sapatas

O preacute-dimensionamento das sapatas foi efetuado de modo a garantir que os esforccedilos da

superestrutura fossem inferiores agraves tensotildees admissiacuteveis do terreno de fundaccedilatildeo

De referir que na estrutura deste Edifiacutecio os momentos fletores nas bases dos pilares satildeo

absorvidos diretamente pelas vigas de fundaccedilatildeo razatildeo pela qual as sapatas foram calculadas

soacute para os esforccedilos axiais

As dimensotildees em planta das sapatas Amin foram calculadas pela expressatildeo

Considerou-se para a tensatildeo admissiacutevel no terreno de fundaccedilatildeo 025 MPa

No Quadro 15 indicam-se as dimensotildees das sapatas

(Eq 16) pilar

minadm

NA

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 7

Quadro 15 - Geometria das Sapatas

Betatildeo C2530

fck=25 Mpa

Accedilo A500

fyk=500 Mpa Rec=4 cm

Sapatas H

[m]

Secccedilotildees

Transversais

[m x m]

S11 030 125 x 125

S12 030 125 x 125

S13 03 125 x 125

S14 030 125 x 125

S15 030 125 x 125

S16 030 125 x 125

S17 030 125 x 125

S18 030 125 x 125

S19 030 125 x 125

S110 030 125 x 125

S111 030 125 x 125

S112 030 125 x 125

Na Figura 14 estaacute representada a planta de fundaccedilotildees do Edifiacutecio

Figura 14 - Planta de Fundaccedilotildees

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

8

Elementos Metaacutelicos 12

121 Estrutura de Suporte da Sala Eleacutetrica

O preacute-dimensionamento das estruturas metaacutelicas que servem de suporte aos equipamentos

da Sala Eleacutetrica foi feito com base num poacutertico tipo que se repete de um modo idecircntico ao

longo da estrutura

O esqueleto estrutural inclui as vigas principais IPE100 orientadas segundo as duas

direccedilotildees ortogonais e as vigas secundaacuterias T50x6 colocadas entre as vigas principais

Este esqueleto estaacute apoiado em pilares IPE100 ligados agrave laje teacuterrea

As Figuras 15 16 e 17 mostram duas plantas e um corte tipo das estruturas metaacutelicas

Figura 15 - Planta do Piso Metaacutelico

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 9

Figura 16 - Localizaccedilatildeo dos Pilares Metaacutelicos

Figura 17- Corte Transversal Tipo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

10

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

11

2 MODELACcedilAtildeO ESTRUTURAL

A anaacutelise da estrutura foi efetuada com base num conjunto de modelos de caacutelculo

realizados a partir de um programa de elementos finitos ˝SAP2000˝ versatildeo 17

Os modelos estudados foram definidos a partir da geometria da estrutura que foi preacute-

dimensionada no capiacutetulo anterior

Modelo de Caacutelculo 21

211 Estrutura de Betatildeo Armado

Os modelos foram definidos a partir da geometria da estrutura tendo-se considerado

elementos do tipo ˝barra˝ para simular as vigas e os pilares e elementos do tipo ˝shell-thick˝

para simular as lajes os muros e as platibandas

A laje teacuterrea foi considerada apoiada em apoios elaacutesticos (ver Figura 23)

O caacutelculo da rigidez das molas foi feito com base na aacuterea de influecircncia de cada noacute da

malha tipo da laje teacuterrea para um coeficiente de reaccedilatildeo do solo Ks calculado do seguinte

modo

Em que

Es = 3000 kNm2 (argila muito dura)

B = 1 m

ν = 04 (argila muito dura)

Nas Figuras seguintes representa-se os modelos final da estrutura da Sala Eleacutetrica e do

Posto de Transformaccedilatildeo considerados no ˝SAP2000 ˝

21

ss

EK

B

(Eq 21)

Ks= 35700 kNm3

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

12

212 Estruturas Metaacutelicas

A Figura 24 mostra as estruturas metaacutelicas do piso teacutecnico (cave) cujo pavimento serve de

suporte aos equipamentos eleacutetricos da Sala Eleacutetrica

Figura 22 - Modelo Unifilar - Vistas em 3D

Figura 23 - Laje Teacuterrea

Figura 21 - Modelo Unifilar - Vistas em 3D

2 MODELACcedilAtildeO ESTRUTURAL

Maria Isabel Balboa Antunes 13

Validaccedilatildeo dos Modelos no ˝SAP2000˝ 22

Sempre que possiacutevel procedeu-se agrave verificaccedilatildeo e validaccedilatildeo dos diferentes ficheiros de

dados e de resultados obtidos nas anaacutelises realizadas

A validaccedilatildeo dos diferentes modelos foi feita atraveacutes das seguintes verificaccedilotildees

Comparaccedilatildeo do peso proacuteprio total das estruturas lajes vigas e pilares calculadas a

numa folha em ˝Excel˝ com os resultados obtidos pelo somatoacuterio das cargas verticais

do programa de elementos finitos

Anaacutelise criacutetica das deformaccedilotildees determinadas a partir do ˝SAP2000˝

Verificaccedilatildeo da orientaccedilatildeo dos eixos principais dos diferentes elementos com base nos

sistemas de eixos para os noacutes e para as barras do programa de caacutelculo automaacutetico

Nos Quadros 21 e 22 representam-se alguns dos estudos realizados que serviram para a

validaccedilatildeo dos modelos

Quadro 21 - Peso Proacuteprio dos Elementos Estruturais no modelo ˝SAP2000˝

Elementos Estruturais Peso Proacuteprio

[kN]

P - 035 m x 035 m 1727

V - 03 m x 07 m 3234

L16 4488

L12 1495

P1 - 025 m x 185 m 4605

Peso Total 1555

Figura 24 - Modelo Extrudido da Estrutura do Piso Metaacutelico

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

14

Quadro 22 - Reaccedilotildees Verticais nos Apoios ˝SAP2000˝

Em que

P - 035 m x 035 m ndash pilares

V - 030 m x 070 m ndash vigas

L16 ndash lajes de cobertura com espessuras de 016 m

L12 ndash platibandas com espessuras de 012 m

p1 - 025 m x 185 m ndash parede do muro de fundaccedilatildeo

Identificaccedilatildeo dos

Apoios

Reaccedilotildees Verticais

F3

[kN]

2 1316

3 1007

4 1677

22 664

24 443

26 2150

53 1032

54 1583

55 1668

57 1102

58 145

2349 1454

Peso Total 1555

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

15

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Peso Proacuteprio 31

O peso proacuteprio dos elementos de betatildeo armado e metaacutelicos foi considerado de forma

automaacutetica pelo programa de caacutelculo atraveacutes da introduccedilatildeo das caracteriacutesticas geomeacutetricas e

dos materiais constituintes betatildeo armado e accedilo dos perfis laminados conforme se indica na

Figura 31

Figura 31 - Definiccedilatildeo dos Materiais ˝SAP2000˝

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

16

Restantes Cargas Permanentes 32

Nas Figuras 32 e 33 representam-se as restantes cargas permanentes consideradas

a)

b)

Sobrecargas 33

As sobrecargas que atuam nas estruturas estatildeo indicadas nas Figuras 34 e 35

Figura 32 - Restantes Cargas Permanentes ndash a) Laje da Cobertura (15 kNm2)

b) Laje Teacuterrea (2 kNm2)

Figura 33 - Restantes Cargas Permanentes - Piso Metaacutelico (15 kNm2)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 17

a)

b)

Temperatura 34

A quantificaccedilatildeo das variaccedilotildees uniformes de temperatura consta nos Quadros 31 e 32 e nas

Figuras 36 e 37

Quadro 31 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Negativa ndash Inverno

Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Negativa - Inverno

H

[m]

Tmin

[ordmC]

Tmin(H)

[ordmC]

Tout = Tmin

[ordmC]

Tin

[ordmC]

T

[ordmC]

T0

[ordmC]

ΔTu-

[ordmC]

100 0 -05 -05 18 875 15 -625

Figura 34 - Sobrecargas ndash a) Laje da Cobertura (04 kNm2) b) Laje Teacuterrea (2 kNm

2)

Figura 35 - Sobrecargas ndash Piso Metaacutelico (18 kNm2)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

18

Quadro 32 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Positiva ndash Veratildeo

Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Positiva - Veratildeo

H

[m]

Tmax

[ordmC]

Tmax(H)

[ordmC]

Tout = Tmax + Tcor

[ordmC]

Tin

[ordmC]

T

[ordmC]

T0

[ordmC]

ΔTu+

[ordmC]

100 40 39 41 25 33 15 18

a)

b)

a)

b)

Figura 36 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura nas Coberturas e Platibandas ndash a) VUT+

(18ordm C)

b) VUT

- (- 625ordm C)

Figura 37 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura nas Vigas e nos Pilares ndash a) VUT+

(18ordm C)

b) VUT

- (- 625ordm C)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 19

Vento 35

As accedilotildees provenientes do vento conforme se indica na Figura 38 produzem forccedilas nas

quatro direccedilotildees ortogonais

Wx ndash direccedilatildeo do vento em x com sentido positivo

Wxx ndash direccedilatildeo do vento em x com sentido negativo

Wy ndash direccedilatildeo do vento em y com sentido positivo

Wyy ndash direccedilatildeo do vento em y com sentido negativo

De modo a simplificar a accedilatildeo do vento no modelo em estudo considerou-se para o Edifiacutecio

da Sala Eleacutetrica e do Posto de Transformaccedilatildeo uma geometria em planta retangular

351 Pressatildeo dinacircmica de Pico

No Quadro 33 indicam-se os paracircmetros que permitiram quantificar a accedilatildeo do vento de

acordo com o que foi jaacute indicado na Memoacuteria Descritiva

Figura 38 - Accedilatildeo do Vento

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

20

Quadro 33 - Determinaccedilatildeo da Pressatildeo Dinacircmica de Pico

Paracircmetros de caacutelculo da Pressatildeo Dinacircmica de Pico

Altura de referecircncia h le b ze = 41 m

Valor baacutesico da velocidade de referecircncia do vento Zona A νb0 = 27 ms

Coeficiente de direccedilatildeo cdir = 10

Coeficiente de sazatildeo cseason = 10

Velocidade de referecircncia do vento νb= cdirmiddot cseasonmiddot νb0 νb = 27 ms

Categoria do Terreno II Comprimento de rugosidade z0 = 005 m

Altura miacutenima zmin = 2 m

Altura maacutexima zmax = 200 m

zmin le z le zmax z = 41 m 2 le z le 200

Coeficiente de terreno dependente

do comprimento de rugosidade z0

kr = 019

Coeficiente de rugosidade cr(z) = krmiddot ln(zz0) cr(z) = 0837

Coeficiente de orografia c0(z) = 10

Velocidade meacutedia do vento νm(z) =cr(z)middotc0(z)middotνb νm(z) = 27 ms

Coeficiente de turbulecircncia kI = 10

Intensidade de turbulecircncia

Iv(z) = 023

Massa voluacutemica do ar ρ = 125kgm3

Pressatildeo dinacircmica de pico

qp(z) = 183 kNm2

352 Coeficientes de Pressatildeo nos Alccedilados

Os coeficientes de pressatildeo determinados anteriormente para os alccedilados constam nas figuras

seguintes

119896119903 = 019 ∙ (1199110

1199110119868119868)

007

Iv(z) = 119896119868

119888119900(119911) middot ln (1199111199110

)

119902119901(z) = [1 + 7119868119907(119911)] middot1

2middot 120588 middot 1205841198982(119911)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 21

Coeficientes de Pressatildeo Exteriores

a)

b)

a)

b)

Coeficientes de Pressatildeo Interiores

Na Figura 311 estatildeo indicados os coeficientes de pressatildeo interiores (pressotildees e succcedilotildees)

a)

b)

Figura 39 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores nos Alccedilados ndash a) Wx b) Wxx

Figura 310 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores nos Alccedilados - a) Wy b) Wyy

Figura 311 - Coeficientes de Pressatildeo Interior - a) 1ordm Caso - Pressatildeo b) 2ordm Caso - Succcedilatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

22

Coeficientes de Pressatildeo Resultantes

Para cada direccedilatildeo e sentido da accedilatildeo do vento foram considerados duas hipoacuteteses para os

coeficientes de pressatildeo interiores (pressotildees e succcedilotildees) que em conjunto com os coeficientes

de pressatildeo exteriores originam oito hipoacuteteses diferentes para as accedilotildees do vento

Nas figuras seguintes indicam-se os coeficientes de pressatildeo resultantes

a)

b)

a)

b)

353 Accedilatildeo do Vento nos Pilares

A partir da pressatildeo dinacircmica de pico e dos coeficientes de pressatildeo nos alccedilados

determinaram-se as forccedilas do vento nos pilares com base nas larguras de influecircncia dos

Figura 312 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes ndashAlccedilados Wx Wxx - a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

Figura 313 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes ndashAlccedilados Wy Wyy - a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 23

mesmos obtendo-se assim os valores das forccedilas distribuiacutedas que se encontram resumidos nos

Quadros 34 a 37

Sendo

Fw ndash forccedila da accedilatildeo do vento

cpResultante ndash coeficiente de pressatildeo resultante

Linfluecircncia ndash largura de influecircncia dos pilares

FwdistPilar ndash forccedila distribuiacuteda no pilar

B ndash alccedilado de barlavento

S ndash alccedilado de sotavento

LE ndash alccedilado lado esquerdo

LD ndash alccedilado lado direito

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

24

Quadro 34 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo x

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wx

Wx1 (1ordf Hipoacutetese) Wx2 (2 ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm] Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -05 -04 P1 12 05 -05 -19 -19 E 00 00 P1 12 10 00 -12 -12

A -14 -12 P2 32 14 -14 -28 -28 A -09 -07 P2 32 26 00 -14 -14

B -10 -08 P3 398 17 -18 -30 -30 B -05 -04 P3 398 33 00 -15 -15

C -07 -06 P4 20 09 -09 -11 -11 C -02 -02 P4 20 165 00 -03 -03

Quadro 35 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo xx

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wxx

Wxx1 (1 ordf Hipoacutetese) Wxx2 (2 ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm] Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -05 -04 P1 12 05 -05 -22 -22 E 00 00 P1 12 10 00 -14 -14

A -14 -12 P2 32 14 -14 -30 -30 A -09 -07 P2 32 26 00 -15 -15

B -10 -08 P3 398 17 -18 -28 -28 B -05 -04 P3 398 33 00 -14 -14

C -07 -06 P4 20 09 -09 -10 -10 C -02 -02 P4 20 16 00 -028 -03

Quadro 36 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo y

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wy

Wy1 (1ordf Hipoacutetese) Wy2 (2ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm] Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -06 -05 P1 17 07 -08 -23 -23 E 00 00 P1 17 14 00 -15 -15

A -14 -12 P2 335 15 -15 -33 -33 A -09 -07 P2 335 28 00 -16 -16

B -10 -08 P3 36 16 -164 -26 -26 B -05 -04 P3 36 30 00 -13 -13

C -07 -06 P4 19 08 -09 -07 -07 C -02 -02 P4 19 16 00 -02 -02

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 25

Quadro 37 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo yy

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wyy

Wyy1 (1ordf Hipoacutetese) Wyy2 (2ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -06 -05 P1 17 07 -08 -14 -14 E 00 00 P1 17 14 00 -09 -09

A -14 -12 P2 335 15 -15 -26 -26 A -09 -07 P2 335 28 00 -13 -13

B -10 -08 P3 36 16 -16 -33 -33 B -05 -04 P3 36 30 00 -16 -16

C -07 -06 P4 19 08 -09 -12 -12 C -02 -02 P4 19 16 00 -03 -03

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

26

354 Accedilatildeo do Vento nas Platibandas

Para a determinaccedilatildeo das forccedilas resultantes exercidas sobre as platibandas foram

considerados por simplificaccedilatildeo os mesmos valores dos coeficientes de pressatildeo exteriores dos

alccedilados

Em relaccedilatildeo aos valores dos coeficientes de pressatildeo interiores apenas foram considerados os

valores positivos (cpi = +02) por questotildees de seguranccedila

355 Coeficientes de Pressatildeo na Cobertura

Nas Figuras 314 a 317 estatildeo indicados os coeficientes de pressatildeo para as direccedilotildees do

vento na cobertura

Coeficientes de Pressatildeo Exteriores

Figura 314 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores Wx - Cobertura

Figura 315 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores Wxx - Cobertura

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 27

Coeficientes de Pressatildeo Interiores

Os coeficientes de pressatildeo interiores foram jaacute indicados em 352

Coeficientes de Pressatildeo Resultantes

Na zona da cobertura foram tambeacutem considerados oito hipoacuteteses para a accedilatildeo do vento em

funccedilatildeo das diferentes direccedilotildees sentidos e coeficientes de pressatildeo exteriores e interiores

Os coeficientes de pressatildeo resultantes estatildeo indicados nas Figuras 318 e 319 e nos

Quadros 38 e 39

Figura 317 - Coeficientes de Pressatildeo Exterior Wyy - Cobertura

Figura 316 - Coeficientes de Pressatildeo Exterior Wy - Cobertura

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

28

a)

b)

a)

b)

Quadro 38 - Accedilatildeo do Vento na Cobertura nas Direccedilotildees x e xx

Wx Wxx

1ordf Hipoacutetese 2ordf Hipoacutetese

Zonas hhp qp(z) cscd cpResultante Fw

[kNm2]

cpResultante Fw

[kNm2]

F

0367 08268 1

-03 -02 -080 -07

G -03 -02 -075 -06

H -05 -04 -10 -08

I 00 00 -05 -04

Figura 318 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes - Cobertura Wx Wxx ndash a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

Figura 319 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes - Cobertura Wy Wyy ndash a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 29

Quadro 39 - Accedilatildeo do Vento na Cobertura nas Direccedilotildees y e yy

Wy Wyy

1ordf Hipoacutetese 2ordf Hipoacutetese

Zonas hhp qp(z) cscd cpResultante Fw

[kNm2]

cpResultante Fw

[kNm2]

F

0367 08268 1

-03 -02 -080 -07

G -03 -02 -075 -06

H -05 -04 -10 -08

I 00 00 -05 -04

Sismo 36

A accedilatildeo siacutesmica foi realizada a partir dos espectros de resposta segundo o EC8 previstos

para o territoacuterio nacional para o concelho onde o edifiacutecio iraacute ser construiacutedo

O Quadro 310 indica alguns dos paracircmetros necessaacuterios no caacutelculo dos espectros de

resposta

Quadro 310 - Determinaccedilatildeo dos Espectros de Resposta de Caacutelculo

Paracircmetros de Espectros de

Resposta de Caacutelculo

Accedilatildeo Siacutesmica

Tipo 1

Accedilatildeo Siacutesmica

Tipo 2

Tipo de Terreno B B

Zona Siacutesmica 12 23

Classe de Importacircncia II II

γI 1 1

agR (ms2) 2 17

ag (ms2) 2 17

Smaacutex 135 135

TB(s) 01 01

TC(s) 06 025

TD(s) 20 20

12 13

ξ () 5 5

η 1 1

q 15 15

β 02 02

2 2

maxmax

1 ms 4 ms

1= 1

3

g

g

a

SS S a

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

30

Considerando o valor recomendado de β igual a 02 e os paracircmetros definidos

anteriormente foi possiacutevel definir os espectros de resposta horizontais elaacutesticos representados

na Figura 320

Figura 320 - Espetros de Caacutelculo para Accedilotildees Siacutesmicas do Tipo 1 e 2

No programa de elementos finitos que serviu para o estudo da accedilatildeo siacutesmica introduziram-

se em ficheiros ˝txt˝ as funccedilotildees espetrais de caacutelculo para as accedilotildees siacutesmicas do Tipo 1 e 2

conforme se indica na Figura 320

As combinaccedilotildees das accedilotildees siacutesmicas horizontais estatildeo de acordo com a Claacuteusula sect43351

(3) da NP EN 1998-1 tendo-se considerado que as componentes horizontais U1 e U2 atuam

simultaneamente combinadas segundo os seguintes criteacuterios

Em que

+ ndash significa a combinar com

EEdx ndash representa os esforccedilos devidos agrave aplicaccedilatildeo da accedilatildeo siacutesmica segundo x

EEdy ndash representa os esforccedilos devidos agrave aplicaccedilatildeo da mesma accedilatildeo siacutesmica segundo y

000

050

100

150

200

250

300

350

400

450

0 05 1 15 2 25 3 35 4

Sd

[ms

2]

T

[s]

Espetros de Caacutelculo Tipo 1 e 2 (5 de amortecimento)

Accedilatildeo Siacutesmica Tipo 1

Accedilatildeo Siacutesmica Tipo 2

03Ed X Ed YE E (Eq 31)

03 Ed X Ed YE E (Eq 32)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 31

A partir da funccedilatildeo ˝mass source˝ do SAP2000 foram definidas as massas consideradas

na anaacutelise siacutesmica que incluiacuteram as restantes cargas permanentes e as sobrecargas sendo que

as sobrecargas foram multiplicadas pelo coeficiente ψ2

A resposta dinacircmica da estrutura foi obtida a partir de uma anaacutelise modal tendo-se

considerado o nuacutemero de modos de vibraccedilatildeo necessaacuterios de modo a obterem-se fatores de

participaccedilatildeo modais superiores a 90 nas duas direccedilotildees principais x e y

Apresentam-se nas Figuras 321 a 324 os modos com maior participaccedilatildeo de massa

1ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (y-y) 125

f = 165 Hz

T = 0605 s

4ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (y-y) 484

f = 52 Hz

T = 019 s

Figura 321 - 1ordm Modo de Vibraccedilatildeo

5ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (x-x) 47

f = 62 Hz

T = 0605 s

90ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (y-y) 19

f = 384 Hz

T = 003 s

Figura 322 - 4ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 321 - 1ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 324 - 90ordm Modo de Vibraccedilatildeo Figura 323 - 5ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 322 - 4ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 323 - 5ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 324 - 90ordm Modo de Vibraccedilatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

32

Impulso das Terras 37

Os impulsos das terras foram simulados atraveacutes de uma carga triangular aplicada nos

muros da cave que delimitam o Edifiacutecio em todo o periacutemetro (ver Figura 325)

Figura 325 - Impulsos de terreno nos muros da cave

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

33

4 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA DE BETAtildeO ARMADO

Para o dimensionamento dos elementos de betatildeo armado foram retirados os esforccedilos do

modelo de caacutelculo e calculadas as armaduras longitudinais e transversais das lajes vigas

pilares e sapatas segundo os criteacuterios de dimensionamento definidos na Memoacuteria Descritiva

As lajes e as vigas foram dimensionadas a partir de tabelas elaboradas em folhas de caacutelculo

em ˝Excel˝ realizadas para este Projeto tendo-se utilizado tambeacutem o software de caacutelculo

˝Gala Reinforcement˝ para o dimensionamento orgacircnico das platibandas dos pilares e dos

muros da cave

Lajes 41

De um modo geral as lajes que constituem os pavimentos dos edifiacutecios soacute satildeo

dimensionadas para cargas verticais perpendiculares ao seu plano meacutedio sendo a resistecircncia

agraves accedilotildees horizontais garantida pelo esqueleto estrutural dos pilares e das vigas

411 Dimensionamento

O dimensionamento das lajes foi feito a partir dos esforccedilos envolventes de caacutelculo

determinados nas duas direccedilotildees principais para as combinaccedilotildees de accedilotildees mais desfavoraacuteveis

dos estados limites uacuteltimos

Os eixos principais das lajes satildeo os indicados na Figura 41

Figura 41 - Eixos Locais das Lajes

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

34

Os esforccedilos finais dos momentos de caacutelculo foram obtidos a partir dos seguintes criteacuterios

de combinaccedilatildeo

M11 ge 0 M+

Ed11 = M11 + |M12|

M11 lt 0 M-Ed11 = M11 - |M12|

M22 ge 0 M+

Ed22 = M22 + |M12|

M22 lt 0 M-Ed22 = M22 - |M12|

412 Lajes da Cobertura

4121 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Flexatildeo

Nas figuras seguintes satildeo indicados os momentos positivos e negativos para as

combinaccedilotildees envolventes mais desfavoraacuteveis das lajes da cobertura determinados no modelo

desenvolvido no ˝SAP2000˝

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 42 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 35

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Para as armaduras de flexatildeo respeitaram-se os criteacuterios de dimensionamento indicados na

Memoacuteria Descritiva

O Quadro 41 indica todos os paracircmetros e expressotildees necessaacuterias ao dimensionamento das

lajes do Edifiacutecio

Figura 43 - M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 44 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

36

Materiais

Armaduras de Flexatildeo Principais Armaduras de Distribuiccedilatildeo C2530

fck = 25 Mpa

b = 1m

h = 016 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 3 cm

d = 013 m

Lajes Combinaccedilotildees MEd

[kNmm] μ

ω Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras 02 As

[cm2m]

Asadotadodist

[cm2m]

Armaduras

L11 Env_ELU

M11Ed+ 3 0011 0011 053 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -15 0005 0005 027 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 25 0009 0009 044 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -5 0018 0018 089 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

L12 Env_ELU

M11Ed+ 8 0028 0029 144 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -5 0018 0018 089 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

L13 Env_ELU

M11Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -2 0007 0007 036 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -65 0023 0023 116 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

L14 Env_ELU

M11Ed+ 8 0028 0029 144 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -7 0025 0025 125 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

Quadro 41 - Armaduras de Flexatildeo das Lajes da Cobertura

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 37

4122 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Esforccedilo Transverso

O dimensionamento ao esforccedilo transverso das lajes da cobertura foi realizado com base

nos esforccedilos envolventes mais condicionantes tendo em a conta a resistecircncia do betatildeo ao

corte

Esforccedilos de Caacutelculo V23 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

O Quadro 42 resume as verificaccedilotildees realizadas para o esforccedilo transverso

Figura 45 - V23 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Transversos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

38

4123 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo de Fendilhaccedilatildeo

Em lajes com traccedilotildees axiais pouco significativas dispensa-se a verificaccedilatildeo da fendilhaccedilatildeo

4124 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo de Deformaccedilatildeo

As deformaccedilotildees maacuteximas em todas as lajes da cobertura satildeo inferiores agrave deformaccedilatildeo

admissiacutevel (δ lt L250)

413 Laje Teacuterrea

4131 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Flexatildeo

Os esforccedilos de caacutelculo para a determinaccedilatildeo das armaduras de flexatildeo satildeo os indicados nas

Figuras 46 a 48

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck =25 Mpa

b = 1m

h = 016 m

A500

fyk = 500Mpa

Rec= 3 cm

d = 013 m

Lajes Combinaccedilatildeo VEd

[kN] CRdc k ρ1 k1 σcp νmin

VRdc

[kN] Obs

L11 Env_ELU VEd23

+ 14 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -7 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

L12 Env_ELU VEd23

+ 41 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -33 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

L13 Env_ELU VEd23

+ 38 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -30 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

L14 Env_ELU

VEd23+ 25 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -11 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

Quadro 42 - Verificaccedilatildeo de Esforccedilo Transverso das Lajes da Cobertura

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 39

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 46 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 47 - M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

40

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

No Quadro 43 resume-se o dimensionamento da laje teacuterrea

Figura 48 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 41

Materiais

Armaduras de Flexatildeo Principais Armaduras de Distribuiccedilatildeo C2530

fck = 25 Mpa

b = 1 m

h = 015 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 011 m

Lajes Combinaccedilotildees MEd

[kNm] 120641

120654

Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras 02 As

[cm2m]

Asadotadodist

[cm2m]

Armaduras

LT1 Env_ELU

M11Ed+ 5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

M11Ed- -5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

M22Ed+ 5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

M22Ed- -5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

Quadro 43 - Armaduras de Flexatildeo da Laje Teacuterrea

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

42

4132 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Esforccedilo Transverso

As figuras seguintes representam os diagramas das envolventes mais desfavoraacuteveis do

esforccedilo transverso empregues na verificaccedilatildeo de seguranccedila das lajes

Esforccedilos de Caacutelculo V23 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo V13 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

No Quadro 44 eacute feita a verificaccedilatildeo de seguranccedila da laje ao esforccedilo transverso

Figura 410 - V13 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Eforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Eforccedilos Transversos Negativos

Figura 49 - V23 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Eforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Eforccedilos Transversos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 43

Platibandas 42

421 Dimensionamento

O dimensionamento foi realizado tendo-se considerado os momentos fletores M11 M22 e

M12 e os esforccedilos axiais F11 e F22 de caacutelculo tendo as armaduras sido calculadas com recurso

ao ˝GaLa Reinforcement˝ a partir de aacutebacos de flexatildeo composta

A Figura 411 indica os eixos das lajes das platibandas

422 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Verticais e Horizontais

Nas Figuras seguintes estatildeo indicados esforccedilos das combinaccedilotildees envolventes maacuteximas e

miacutenimas de caacutelculo

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 1 m

h = 015 m

A500

fyk= 500Mpa

Rec= 4 cm

d = 011 m

Lajes Combinaccedilatildeo VEd

[kN] CRdc k ρ1 k1 σcp νmin

VRdc

[kN] Obs

LT1 Env_ELU VEd23

+ 23 012 2 0001 015 0 049 544 Verifica

VEd23- -13 012 2 0001 015 0 049 544 Verifica

Quadro 44 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila ao Esforccedilo Transverso da Laje Teacuterrea

Figura 411 - Eixos Locais das Platibandas

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

Alccedilado Tardoz Alccedilado Esquerdo

Alccedilado Direito Alccedilado Frontal

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

44

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 412 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 413 ndash M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 414 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 45

Esforccedilos de Caacutelculo F11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo F22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Armaduras horizontais e verticais

Na Figura 417 indica-se as armaduras resultantes dos caacutelculos efetuados

Figura 415 - F11 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 416 - F22 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 417 - Corte Transversal Tipo das Platibandas

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

46

423 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo da Fendilhaccedilatildeo

A fendilhaccedilatildeo foi tambeacutem analisada tendo-se constatado que as aberturas satildeo inferiores aos

maacuteximos regulamentares

Muros 43

431 Dimensionamento

O dimensionamento das paredes dos muros foi feito aos Estados Limites Uacuteltimos e de

Utilizaccedilatildeo tendo-se considerado os momentos fletores M11 M22 e M12 e os esforccedilos axiais F11

e F22 de caacutelculo

Na Figura 418 indica-se os eixos locais dos muros da cave

432 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Verticais e Horizontais

Nas Figuras 419 a 423 estatildeo indicados os esforccedilos das combinaccedilotildees envolventes maacuteximas

e miacutenimas necessaacuterios no caacutelculo das armaduras dos muros da cave

Figura 418 - Eixos Locais dos Muros da Cave

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

Alccedilado Esquerdo Alccedilado Tardoz

Alccedilado Direito Alccedilado Frontal

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 47

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

a)

b)

Figura 419 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 421 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 420 - M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

48

Esforccedilos de Caacutelculo F11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

Esforccedilos de Caacutelculo F22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Dimensionamento Orgacircnico

As paredes dos muros comportam-se como vigas-paredes e as armaduras satildeo as indicadas

na Figura 424

a) b)

Figura 423 - F22 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 422 - F11 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 424 - Identificaccedilatildeo das armaduras dos muros

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 49

Simbologia

As aacutereas das armaduras horizontais e verticais dos muros foram calculadas

independentemente nas duas direccedilotildees a partir dos esforccedilos de caacutelculo F11 + M11 e F22 + M22

tal como mostram os aacutebacos das Figuras 425 a 428

Muros do Alccedilado Frontal

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

Armaduras Muros do Alccedilado Lateral Direito

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

ndash Armaduras horizontais superiores e inferiores

ndash Armaduras horizontais

ndash Armaduras verticais

Figura 425 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Frontal

Figura 426 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Lateral Direito

B A+C

B A+C

A

B

C

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

50

Muros do Alccedilado Lateral Esquerdo

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

Muros do Alccedilado Tardoz

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

No Quadro 45 indica-se um quadro resumo das armaduras dos muros

Figura 427 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Lateral Esquerdo

Figura 428 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Tardoz

B

B

A+C

A+C

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 51

Quadro 45 - Armaduras dos Muros

Materiais

Armaduras

Armaduras C2530

fck = 25Mpa

b = 012 m

h = 11 m

A500

fyk =500Mpa

Rec = 4cm

d = 181m

Secccedilotildees Faces

Esforccedilos

de

Caacutelculo

Ashmin

[cm2m]

Ashadotada

[cm2m]

Armaduras

Esforccedilos

de

Caacutelculo

Asvmin

[cm2m]

Asv adotada

[cm2m] Armaduras

Alccedilado

Frontal

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

Alccedilado

Lateral

Direito

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

Alccedilado

Esquerdo

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

Alccedilado

Tardoz

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

433 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Transversais

As figuras seguintes representam os diagramas de esforccedilos transversos mais desfavoraacuteveis

de todos os muros na verificaccedilatildeo ao esforccedilo transverso

Esforccedilos de Caacutelculo V23 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 429 - V23 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Transversos Negativos

B A+C

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

52

Esforccedilos de Caacutelculo V13 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

O Quadro seguinte apresenta a verificaccedilatildeo do esforccedilo transverso resistente maacuteximo das

paredes dos muros

Quadro 46 - Verificaccedilatildeo do Esforccedilo Transverso Resistente Maacuteximo

Materiais

Esforccedilo Transverso Resistente Maacuteximo

C2530

fck= 25 Mpa

b = 025m

h= 185 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 181 m

Muros Combinaccedilatildeo VEd

[kN] acw ν

θ [deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

p1 ENV_ELU 70 1 054 45 1833 Verifica

Na Figura 431 indica-se as armaduras adotadas na secccedilatildeo das paredes dos muros

Figura 431 - Armaduras das Paredes

Figura 430 - V13 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Transversos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 53

434 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo da Fendilhaccedilatildeo

O controlo da fendilhaccedilatildeo foi realizado atraveacutes do programa ˝Gala Reinforcement˝ tendo-

se determinado as dimensotildees maacuteximas das fendas com base nos esforccedilos mais

condicionantes

Em que

es ndash extensatildeo meacutedia dos varotildees

ec ndash extensatildeo do betatildeo

Srm ndash espaccedilamento meacutedio entre fendas

Wm ndash espessura meacutedia das aberturas ao eixo dos varotildees

Wk ndash espessura de caacutelculo das aberturas ao eixo dos varotildees

Ws ndash espessura de caacutelculo das aberturas agrave face da secccedilatildeo

Vigas da Cobertura 44

441 Dimensionamento

O dimensionamento orgacircnico foi realizado a partir de folhas de caacutelculo em ˝Excel˝

recorrendo tambeacutem ao software ˝Gala Reinforcement˝ com base nos esforccedilos de caacutelculo

A Figura 433 indica os eixos locais das vigas

Figura 432 - Controlo de Fendilhaccedilatildeo nos Muros (025 m x 185 m)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

54

442 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Flexatildeo

O dimensionamento em relaccedilatildeo ao estado limite uacuteltimo de flexatildeo de todas as vigas estaacute

resumido no Quadro 47

Na Figura 434 representa-se os diagramas dos momentos fletores referentes agraves

envolventes das combinaccedilotildees de accedilotildees mais desfavoraacuteveis

Figura 434 - Envolvente dos Momentos Fletores das Vigas da Cobertura

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

Figura 433 - Eixos Locais das Vigas

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 55

Materiais

Armaduras de Flexatildeo das Vigas da Cobertura C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Combinaccedilatildeo

MEd

[kNm] μ ω

Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras

V11 385

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-4709 00216 00219 166 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1539 00071 00071 054 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -4858 00223 00226 171 268 84 339 3ϕ12

V121 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-7596 00349 00355 269 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1763 00081 00081 062 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5770 00265 00269 204 268 84 339 3ϕ12

V122 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6023 00277 00280 213 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1229 00099 00100 076 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5770 00284 00288 218 268 84 339 3ϕ12

V123 385

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6023 00277 00280 213 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1027 00047 00047 036 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7846 00360 00367 279 268 84 339 3ϕ12

V131 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-5766 00265 00268 204 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1828 00084 00084 064 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7890 00362 00369 280 268 84 339 3ϕ12

V132 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6177 00284 00288 218 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1262 00058 00058 044 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5766 00265 00268 204 268 84 339 3ϕ12

V133 385

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-8000 00367 00374 284 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 2164 00099 00100 076 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -6177 00284 00288 218 268 84 339 3ϕ12

Quadro 47 - Vigas da Cobertura ndash Armaduras de Flexatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

56

Materiais

Armaduras de Flexatildeo das Vigas da Cobertura C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Combinaccedilatildeo

MEd

[kNm] μ ω

Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras

V141 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-9032 00415 00424 322 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1929 00089 00089 068 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7213 00331 00337 256 268 84 339 3ϕ12

V142 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-7213 00331 00337 256 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1930 00089 00089 068 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -9120 00419 00428 325 268 84 339 3ϕ12

V15 796

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6028 00277 00281 213 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 9169 00421 00430 327 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5622 00258 00262 199 268 84 339 3ϕ12

V161 796

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-11961 00549 00565 429 268 84 452 4ϕ12

12Vatildeo 9150 00420 00429 326 268 84 452 4ϕ12

Apoio Direito -5176 00238 00241 183 268 84 452 4ϕ12

V162 241

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-5694 00261 00265 201 268 84 452 4ϕ12

12Vatildeo -3294 00151 00152 116 268 84 452 4ϕ12

Apoio Direito -11961 00549 00565 429 268 84 452 4ϕ12

V171 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-7325 00336 00342 260 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1723 00079 00079 060 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -6465 00297 00301 229 268 84 339 3ϕ12

V172 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6465 00297 00301 229 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 961 00044 00044 034 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5271 00242 00245 186 268 84 339 3ϕ12

V173 241

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-5271 00242 00245 186 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 502 00023 00023 018 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7007 00322 00327 248 268 84 339 3ϕ12

Quadro 47 - Vigas da Cobertura ndash Armaduras de Flexatildeo (cont)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 57

443 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Esforccedilo Transverso

O dimensionamento das armaduras de corte foi realizado com base na envolvente dos

esforccedilos transversos maacuteximos indicada na Figura 435 a partir de um conjunto de folhas de

caacutelculo em ˝Excel˝

Os resultados estatildeo indicados nos Quadros 48 e 49

Materiais

Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Comb

VEd

[kN]

acw ν θ

[deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

V11 385

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-4766 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 1522 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 4526 1 054 45 802 Verifica

V121 335

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6468 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo -2996 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6141 1 054 45 802 Verifica

V122 335

Apoio

Esquerdo ENV_

ELU

-5624 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2199 1 054 45 802 Verifica

Apoio Direito 5553 1 054 45 802 Verifica

V123 385

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6093 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2494 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 7081 1 054 45 802 Verifica

Quadro 48 - Dimensionamento ao Esforccedilo Transverso das Vigas da Cobertura

Figura 435 - Envolvente dos Esforccedilos Transversos das Vigas da Cobertura

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

58

Materiais

Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Comb

VEd

[kN]

acw ν θ

[deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

V131 335

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6129 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 3131 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6738 1 054 45 802 Verifica

V132 335

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-647 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2234 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 5427 1 054 45 802 Verifica

V133 385

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-7593 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 1998 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6288 1 054 45 802 Verifica

V141 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-7895 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2203 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 7624 1 054 45 802 Verifica

V142 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-7592 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2305 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 7927 1 054 45 802 Verifica

V15 796

Apoio

Esquerdo ENV_

ELU

-5985 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo -693 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6202 1 054 45 802 Verifica

V161 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-10117 1 054 46 802 Verifica

12Vatildeo -10996 1 054 47 802 Verifica

Apo Direito 6350 1 054 48 802 Verifica

V162 241

Ap Esquerdo ENV_

ELU

5268 1 054 49 802 Verifica

12Vatildeo -684 1 054 50 802 Verifica

Ap Direito 8788 1 054 51 802 Verifica

V171 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6557 1 054 52 802 Verifica

12Vatildeo -1933 1 054 53 802 Verifica

Ap Direito 6997 1 054 54 802 Verifica

V172 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6399 1 054 55 802 Verifica

12Vatildeo -1365 1 054 56 802 Verifica

Ap Direito 4762 1 054 57 802 Verifica

V173 241

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6328 1 054 58 802 Verifica

12Vatildeo -4398 1 054 59 802 Verifica

Ap Direito 6576 1 054 60 802 Verifica

Quadro 48 - Dimensionamento ao Esforccedilo Transverso das Vigas da Cobertura (cont)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 59

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas Secccedilotildees Combinaccedilatildeo ρwmin

min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m] max

swA

s

[cm2m]

sw

adoptado

A

s

[cm2m]

Nordm

Ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m)]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

slmaacutex

[mm]

stmaacutex

[mm] Estribos

V11

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 185 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 059 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 175 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V121

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 250 3105 250 2 13 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 116 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 238 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V122

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 218 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 085 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 215 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V123

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 236 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 097 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 274 3105 274 2 14 201 495 495 ϕ8025

V131

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 237 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 121 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 261 3105 261 2 13 201 495 495 ϕ8025

V132

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 251 3105 251 2 13 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 087 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 210 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V133

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 294 3105 294 2 15 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 077 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 243 3105 243 2 12 201 495 495 ϕ8025

Quadro 49 - Armaduras de Esforccedilo Transverso nas Vigas da Cobertura

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

60

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck= 25 Mpa

b= 03 m

h= 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas Secccedilotildees Combinaccedilatildeo ρwmin min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m]

max

swA

s

[cm2m

]

sw

adoptado

A

s

[cm2m]

Nordm

ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m

]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

slmaacutex

[mm]

stmaacutex

[mm] Estribos

V141

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 306 3105 306 2 15 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 085 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 295 3105 295 2 15 201 495 495 ϕ8025

V142

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 294 3105 294 2 15 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 089 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 307 3105 307 2 15 201 495 495 ϕ8025

V15

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 232 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 027 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 240 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V161

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 406 3105 406 2 20 251 495 495 ϕ802

12Vatildeo 00008 240 046 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 273 3105 273 2 14 201 495 495 ϕ8025

V162

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 235 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 032 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 420 3105 420 2 21 251 495 495 ϕ8025

V171

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 325 3105 325 2 16 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 099 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 373 3105 373 2 19 201 495 495 ϕ8025

V172

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 354 3105 354 2 18 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 078 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 284 3105 284 2 14 201 495 495 ϕ8025

Quadro 49 - Armaduras de Esforccedilo Transverso nas Vigas da Cobertura (cont)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 61

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4cm

d = 066 m

Vigas Secccedilotildees Combinaccedilatildeo ρwmin

min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m]

max

swA

s

[cm2m]

sw

adoptado

A

s

[cm2m]

nordm ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

slmaacutex

[mm]

stmaacutex

[mm]

Estribos

V173

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 392 3105 392 2 20 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 283 3105 283 2 14 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 441 3105 441 2 22 251 495 495 ϕ8025

Quadro 49 - Armaduras de Esforccedilo Transverso nas Vigas da Cobertura (cont)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

62

444 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo - Fendilhaccedilatildeo

O dimensionamento aos estados limites de fendilhaccedilatildeo foi efetuado aplicando os criteacuterios

do EC2 atraveacutes de uma folha de caacutelculo em ˝Excel˝ e recorrendo tambeacutem ao software ˝Gala

Reinforcement˝

Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo

Materiais

Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo C2530

fck = 25 Mpa

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

Viga Combinaccedilatildeo fcteff

[MPa] kc k

Act

[cm2m]

Asmins

[cm2m]

V030mx070m ENV_ELU 26 04 1 1050 218

Conclusatildeo Todas as armaduras longitudinais das vigas da cobertura tecircm armaduras

superiores agrave armadura miacutenima de fendilhaccedilatildeo

Espaccedilamentos Maacuteximos dos Varotildees

O limite maacuteximo de abertura de fendas wmax natildeo pode ser superior a 03 mm uma vez que

todas as vigas satildeo da classe de exposiccedilatildeo XC2

A verificaccedilatildeo das aberturas das fendas foi realizada nas secccedilotildees dos apoios das vigas

Na Figura 436 estaacute indicada a verificaccedilatildeo para a secccedilatildeo mais desfavoraacutevel de uma das

vigas tendo-se verificado que a abertura maacutexima eacute de 0279 mm inferior ao valor maacuteximo

admissiacutevel

445 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Deformaccedilatildeo

Uma vez que as vigas foram dimensionadas de modo a satisfazerem os limites vatildeoaltura

de acordo com o EC2 considera-se que as flechas natildeo excedem os limites estabelecidos

Quadro 410 - Vigas de Coberturas - Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo

Figura 436 - Estado Limite de Fendilhaccedilatildeo na Secccedilatildeo do Apoio de uma das Vigas

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 63

Nota Em relaccedilatildeo agraves vigas de fundaccedilatildeo do Edifiacutecio o dimensionamento encontra-se no Anexo I

Pilares 45

451 Dimensionamento

Os pilares foram dimensionados a partir da anaacutelise direta dos ficheiros de resultados dos

esforccedilos NEdx + MEy + MEdz para as combinaccedilotildees mais desfavoraacuteveis determinados no

˝SAP2000˝ em relaccedilatildeo aos estados limites uacuteltimos

O dimensionamento orgacircnico foi feito com recurso agraves expressotildees das secccedilotildees sujeitas agrave

flexatildeo desviada com compressatildeo e ou traccedilatildeo a partir do software ˝Gala Reinforcement˝

considerando para os materiais o betatildeo da classe C2530 e o accedilo das armaduras ordinaacuterias

A500NR

De modo a facilitar o dimensionamento dos pilares criaram-se diferentes grupos com base

nos esforccedilos da mesma ordem de grandeza

a)

b)

Pilares Grupos

Secccedilotildees

[m x m] h

[m] a b

P11

A

035 035 185

P12 035 035 185

P13 035 035 185

P14 035 035 185

P15

B

035 035 185

P16 035 035 185

P17 035 035 185

P18 035 035 185

P19 C

035 035 185

P110 035 035 185

P111 D

035 035 185

P112 035 035 185

Figura 437 - Identificaccedilatildeo dos Grupos de Pilares ndash a) Vista em 3D b) Vista em Planta

Quadro 411 - Grupos e Geometria dos Pilares

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

64

452 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Longitudinais

O dimensionamento foi realizado de modo a verificar se os esforccedilos de caacutelculo para as

combinaccedilotildees de accedilotildees dos estados limites uacuteltimos mais condicionantes eram inferiores agrave

capacidade resistente das secccedilotildees previamente arbitradas (geometria e armaduras)

Os quadros e graacuteficos seguintes resumem o estudo das secccedilotildees dos diferentes grupos de

pilares a partir dos esforccedilos determinados no ˝SAP2000˝ tendo-se recorrido ao ˝Gala

Reinforcement˝ e tambeacutem a folhas elaboradas em ˝Excel˝ para as diferentes verificaccedilotildees

Pilares do Grupo A

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

Quadro 413 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo A

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 1587 kN (Compressatildeo)

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 2315 kN (Compressatildeo)

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wxx2) -15870 4007 1825

ELUT+

(Wy2) -23154 1643 712

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armadura

adotada

035 m x 035 m 245 905 49 8ϕ12

Figura 438 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N= - 1587 kN b) N= - 2315 kN

Quadro 412 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo A

Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 65

Pilares do Grupo B

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

Quadro 415 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo B

Pilares do Grupo C

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 804 kN (Compressatildeo)

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wxx1) -8040 -2080 3922

ELUT+(Wyy1) -10220 -3626 -3583

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armadura

adotada

035 m x 035 m 245 905 49 8ϕ12

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wyy1) -14467 -1189 1836

ELUE1y -10730 7014 1452

Quadro 414 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo B

Figura 439 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 804 kN b) N = - 1022 kN

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100M

z

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 1022 kN (Compressatildeo)

Quadro 416 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo C

Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

66

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

Quadro 417 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo C

Pilares do Grupo D

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armadura

adotada

035 m x 035 m 245 1257 49 4ϕ16+4ϕ12

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wyy1) -11142 -1273 -2928

ELUE1y -9015 1804 937

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 1073 kN (Compressatildeo)

Quadro 418 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo D

Figura 441 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 11142 kN b) N = - 9015 kN

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 mx 035m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 11142 kN (Compressatildeo)

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 mx 035m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 9015 kN (Compressatildeo)

-80

-40

0

40

80

-80 -40 0 40 80

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 14467 kN (Compressatildeo)

Figura 440 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 14467 kN b) N = - 1073 kN

Capacidade

Resistente Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 67

Quadro 419 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo D

Nota As armaduras consideradas para todos os pilares verificam a seguranccedila aos estados

limites uacuteltimos de flexatildeo composta

453 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Transversais (Cintas)

A partir dos esforccedilos transversos maacuteximos das combinaccedilotildees dos estados limites uacuteltimos

foram realizados os caacutelculos para o dimensionamento das armaduras transversais de acordo

com os elementos indicados nos Quadros 420 e 421

Quadro 420 - Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo

Materiais Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo

C2530

fck = 25 Mpa

b = 035 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

Pilares Secccedilotildees

VEdy

[kN]

VEdz

[kN]

acw ν θ [deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

PA 035m x 035m 2348 4087 1 054 45 439 Verifica

PB 035m x 035m 3741 3851 1 054 45 439 Verifica

PC 035m x 035m 1739 1301 1 054 45 439 Verifica

PD 035m x 035m 4596 3133 1 054 45 439 Verifica

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armaduras

adotadas

035 m x 035 m 245 1257 49 4ϕ16+4ϕ12

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

68

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4cm

Grupos

de Pilares Secccedilotildees

ρwmin

min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m]

max

swA

s

[cm2m]

[cm2m]

Nordm

Ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

sclmaacutex

[mm] Estribos

PA 035m x 035m 00008 280 337 3623 337 2 17 335 160 ϕ8015

PB 035m x 035m 00008 280 319 3623 319 2 16 335 160 ϕ8015

PC 035m x 035m 00008 280 154 3623 154 2 14 335 160 ϕ8015

PD 035m x 035m 00008 280 421 3623 421 2 21 335 160 ϕ8015

A Figura 442 representa a pormenorizaccedilatildeo das armaduras nos pilares

Quadro 421 - Cintas nos Pilares

Figura 442 - Armaduras nos Pilares

8ϕ12

Cintas ϕ8015

sw

adoptado

A

s

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 69

454 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo - Fendilhaccedilatildeo

Os estados limites de fendilhaccedilatildeo dos pilares foram analisados pelo ˝Gala Reinforcement˝

e tambeacutem em folhas de caacutelculo em ˝Excel˝

Armaduras Miacutenimas de Fendilhaccedilatildeo

Materiais

Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo C2530 fck= 25Mpa

A500 fyk= 500Mpa

Grupos

de

Pilares

fcteff

[MPa] kc k

Act

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

PA 26 04 1 613 127

PB 26 04 1 613 127

PC 26 04 1 613 127

PD 26 04 1 613 127

Nota Todas as armaduras longitudinais dos pilares tecircm uma armadura superior agrave armadura

miacutenima de fendilhaccedilatildeo verificando assim o estado limite de fendilhaccedilatildeo

Espaccedilamento Maacuteximos dos Varotildees

O limite maacuteximo de abertura de fendas wmax considerado foi de 03 mm uma vez que os

pilares da estrutura pertencem agrave classe de exposiccedilatildeo XC2

A verificaccedilatildeo das aberturas das fendas foi realizada nas secccedilotildees dos pilares conforme

indicado na Figura 442

Quadro 422 - Armaduras Miacutenimas de Fendilhaccedilatildeo dos Pilares

Figura 443 - Estado Limite de Fendilhaccedilatildeo nas Secccedilotildees dos Pilares

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

70

Sapatas 46

461 Dimensionamento

As sapatas foram calculadas segundo os criteacuterios gerais definidos na Memoacuteria Descritiva

De acordo com o que foi referido no preacute-dimensionamento os momentos fletores dos

pilares satildeo absorvidos diretamente pelas vigas de fundaccedilatildeo

As sapatas foram dimensionadas para as combinaccedilotildees raras e apenas para os esforccedilos

axiais provenientes da superestrutura a que se juntaram tambeacutem os pesos proacuteprios e da terra

sobre as sapatas

O caacutelculo das armaduras foi feito pelo Meacutetodo de Labelle a partir das seguintes expressotildees

462 Estados Limites Uacuteltimos ndash Resistecircncia agrave Rotura por Corte

Os Quadros 423 424 e 425 resumem todas verificaccedilotildees realizadas no caacutelculo das

sapatas

( )

8 ( )

tsd x osx bsd

syd syd

F A aA N

f B d f B

(Eq 41)

( )

8 ( )

tsd y osy bsd

syd syd

F B aA N

f B d f A

(Eq 42)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 71

Quadro 423 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila do Solo ndash Combinaccedilotildees Siacutesmicas

Sapatas

Betatildeo C2530

fcd = 167 Mpa

Accedilo A500

fyd = 435 Mpa Peso

de

Terra

[kN]

Peso

da

Sapata

[kN]

Combinaccedilatildeo Siacutesmica

Verificaccedilatildeo

Geometria Combinaccedilatildeo

Siacutesmica

A

[m]

B

[m]

H

[m]

H1

[m]

ao

[m]

bo

[m] Combinaccedilotildees

F3

[kN]

Nb

[kN] σsolo

[kNm2]

2σadm

[kNm2] σsolo le 2σadm Raacutecio

S11 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 10156 11847 7582 500 Verifica 015

S12 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 18417 20107 12868 500 Verifica 026

S13 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 19366 21056 13476 500 Verifica 027

S14 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 11036 12726 8145 500 Verifica 016

S15 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 16485 18175 11632 500 Verifica 023

S16 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 16372 18062 11560 500 Verifica 023

S17 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 10002 11692 7483 500 Verifica 015

S18 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 19535 21225 13584 500 Verifica 027

S19 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 25289 26980 17267 500 Verifica 035

S110 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 14129 15819 10124 500 Verifica 020

S21 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 4341 6032 3860 500 Verifica 008

S22 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 7219 8909 5702 500 Verifica 011

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

72

Quadro 424 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila do Solo ndash Combinaccedilotildees Raras

Sapatas

Betatildeo C2530

fcd = 167 MPa

Accedilo A500

fyd = 435 MPa Peso

de

Terra

[kN]

Peso

das

Sapata

s

[kN]

Combinaccedilatildeo Rara Verificaccedilatildeo

Geometria Combinaccedilatildeo Rara

A

[m]

B

[m]

H

[m]

H1

[m]

ao

[m]

bo

[m] Combinaccedilotildees

F3

[kN]

Nb

[kN]

σsolo

[kNm2]

σadm

[kNm2]

σsolole σadm Raacutecio

S11 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wxx1) 12505 14196 9085 250 Verifica 036

S12 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wyy1) 18620 20310 12999 250 Verifica 052

S13 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wyy1) 19575 21265 13610 250 Verifica 054

S14 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wyy1) 13704 15394 9852 250 Verifica 039

S15 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wxx1) 16775 18465 11817 250 Verifica 047

S16 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wyy1) 16850 18540 11865 250 Verifica 047

S17 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wy1) 12393 14083 9013 250 Verifica 036

S18 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wx1) 19613 21303 13634 250 Verifica 055

S19 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wyy1) 27681 29371 18797 250 Verifica 075

S110 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_Wx1(T-) 14548 16238 10393 250 Verifica 042

S111 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T+(Wy1) 6943 8634 5525 250 Verifica 022

S112 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T+(Wy1) 11365 13055 8355 250 Verifica 033

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 73

Sapatas

Peso

das

Sapatas

[kN]

Peso

de

Terra

[kN]

Esforccedilos da Estrutura Armaduras Direccedilatildeo X Armaduras Direccedilatildeo Y

Combinaccedilatildeo

Siacutesmica

Combinaccedilatildeo

Fundamental

Comb

Siacutesmica

Comb

Fund ArmX

Comb

Siacutesmica

Comb

Fund ArmY

Comb

(ELU)

F3

[kN]

Nbsd

[kN]

Comb

(ELU)

F3

[kN]

Nbsd

[kN]

Asxcalculo

[cm2m]

Asxcalculo

[cm2m]

Asy calculo

[cm2m]

Asy calculo

[cm2m]

S11 1172 518 E1x 10156 11847 T-(Wxx1) 17666 19357 091 148 ϕ12015 091 148 ϕ12015

S12 1172 518 E1x 18417 19588 SC1+SC2

(T+)

25289 26980 150 207 ϕ12015 150 207 ϕ12015

S13 1172 518 E1x 19366 20538 SC1+SC2

(T+)

25289 26980 157 207 ϕ12015 157 207 ϕ12015

S14 1172 518 E1x 11036 12208 T-(Wyy1) 19305 20996 094 161 ϕ12015 094 161 ϕ12015

S15 1172 518 E1x 16485 17657 SC1+SC2

(T+)

22669 24359 135 187 ϕ12015 135 187 ϕ12015

S16 1172 518 E1x 16372 17544 SC1+SC2

(T+)

22832 24523 134 188 ϕ12015 134 188 ϕ12015

S17 1172 518 E1x 10002 11174 T-(Wy1) 17664 19354 086 148 ϕ12015 086 148 ϕ12015

S18 1172 518 E1x 19535 20707 SC1+SC2

(T+)

26381 28071 159 215 ϕ12015 159 215 ϕ12015

S19 1172 518 E1x 25289 26461 T-(Wyy1) 37752 39442 203 302 ϕ12015 203 302 ϕ12015

S110 1172 518 E1x 14129 15301 SC2

(Wx1T-)

19716 21406 117 164 ϕ12015 117 164 ϕ12015

S111 1172 518 E1x 4341 5513 T+(Wy1) 10247 11937 042 091 ϕ12015 042 091 ϕ12015

S112 1172 518 E1x 7219 8390 T+(Wy1) 16327 18017 064 138 ϕ12015 064 138 ϕ12015

Quadro 425 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila das Sapatas

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

75

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

O dimensionamento da estrutura do piso metaacutelico consistiu na verificaccedilatildeo de seguranccedila

dos pilares e das vigas que formam esta estrutura a partir dos esforccedilos de caacutelculo

determinados no ˝SAP2000˝

Foram realizadas todas as verificaccedilotildees de seguranccedila para as secccedilotildees transversais e para os

elementos conforme o EC3

Recorreu-se tambeacutem ao programa ˝SemiComp˝ e a folhas de caacutelculo em ˝Excel˝ de modo

a comparar os resultados obtidos nas diversas verificaccedilotildees

O piso metaacutelico eacute constituiacutedo por um esqueleto formado por pilares e vigas principais com

perfis IPE100 e vigas secundaacuterias cujos perfis satildeo T50x6

Todo este conjunto estaacute ligado por um pavimento em accedilo em chapa xadrez 57 mm

Dimensionamento 51

511 Caracteriacutesticas Geomeacutetricas e Propriedades das Secccedilotildees Transversais

A verificaccedilatildeo da resistecircncia das secccedilotildees foi realizada a partir das caracteriacutesticas

geomeacutetricas dos perfis com base nas informaccedilotildees recolhidas na tabela de perfis laminados da

˝Arbed˝

Nos Quadros 51 e 52 indicam-se as carateriacutesticas geomeacutetricas dos perfis metaacutelicos

utilizados

Figura 51 - Vista em 3D do Piso Metaacutelico

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

76

Quadro 51 - Propriedades e Caracteriacutesticas Geomeacutetricas - Perfil IPE 100

fy

[MPa]

E

[MPa]

G

[kgm]

L

[m]

h

[mm]

b

[mm]

tw

[mm]

tf

[mm]

A

[mm2]

r

[mm]

235 210 81 168 100 55 41 57 1032 7

Eixo de Maior ineacutercia y-y Eixo de Menor Ineacutercia z-z Iy

[cm4]

Wely

[cm3]

Wply

[cm3]

iy

[cm]

Avz

[cm2]

Iz

[cm4]

Welz

[cm3]

Wplz

[cm3]

iz

[cm]

Avy

[cm2]

It

[cm4]

Iw

[cm6]

171 342 3941 407 508 1592 579 915 124 508 12 350

Quadro 52 - Propriedades e Carateriacutesticas Geomeacutetricas - Perfil T50x6

fy

[MPa]

E

[MPa]

G

[kgm]

L

[m]

h

[mm]

b

[mm]

s = t

[mm]

r

[mm]

A

[mm2]

235 210 444 06 50 50 6 6 564

Eixo x-x Eixo y-y

_ Ix

[cm4]

IxVx

[cm3]

ix

[cm]

Iy

[cm4]

IyVy

[cm3]

iy

[cm]

121 336 146 606 242 103

512 Classificaccedilatildeo da Classe das Secccedilotildees Transversais

Os Quadros 53 e 54 referem todos os passos empregues na classificaccedilatildeo das classes das

secccedilotildees transversais

Material Classificaccedilatildeo do Banzo Classificaccedilatildeo da Alma Classe agrave

Flexatildeo

+ Compressatildeo Accedilo S235 JR

fy = 235 MPa

ɛ= 1

c

[mm] c tf 9 ɛ

c

[mm] c tw 33 ɛ

1845 32 9 Banzo da

Classe 1 746 182 33

Alma da

Classe 1 1

Quadro 54 - Classificaccedilatildeo das Secccedilotildees do Perfil T50 x 6

Material Classificaccedilatildeo do Banzo Classificaccedilatildeo da Alma Classe agrave

Flexatildeo Accedilo 235 JR

fy = 235 MPa

ɛ= 1

c

[mm] c t 9 ɛ

c

[mm] c t 33 ɛ

16 27 10 Banzo da

Classe 1 38 63 33

Alma da

Classe 1 1

Quadro 53 - Classificaccedilatildeo das Secccedilotildees do Perfil IPE 100

f

c9 ε

t

w

c33 ε

t

f

c9 ε

t

w

c33 ε

t

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 77

Dimensionamento das Secccedilotildees Transversais e dos Elementos dos Pilares e das 52

Vigas

Os elementos que constituem os pilares e as vigas foram dimensionados recorrendo aos

processos indicados no Quadro 55

Quadro 55 - Processos utilizados no dimensionamento da Estrutura Metaacutelica

Processos de Caacutelculo Resistecircncia das Secccedilotildees

Transversais

Resistecircncia dos

Elementos

1 ndash Folha de Caacutelculo

em ˝Excel˝

Esforccedilo Axial de Compressatildeo

Momento Fletor e Esforccedilo

Transverso

Flexatildeo Composta

Flexatildeo Desviada

Flexatildeo Composta com

Esforccedilo Transverso

Encurvadura por

Compressatildeo

Encurvadura Lateral

Flexatildeo Composta

com Compressatildeo

2 ndash ˝SAP 2000˝

3 ndash ˝SemiComp˝

(+˝LTBeam˝)

4 ndash Comparaccedilatildeo dos

Resultados

Dimensionamento dos Pilares IPE 100 53

Estados Limites Uacuteltimos - Verificaccedilatildeo da Resistecircncia das Secccedilotildees e dos Elementos

mais solicitados

Foi realizada uma anaacutelise aos estados limites uacuteltimos dos perfis IPE100 que constituem os

montantes da estrutura metaacutelica tendo-se escolhido o pilar com maior raacutecio obtido no

programa de elementos finitos

No Quadro 56 apresentam-se os raacutecios de todos os pilares para a combinaccedilatildeo

condicionante dos estados limites uacuteltimos

Quadro 56 - Raacutecios dos Pilares

Nordm

Barra Perfil Tipo Combinaccedilotildees Raacutecio

537 IPE100 Pilar ELU 037

549 IPE100 Pilar ELU 034

528 IPE100 Pilar ELU 033

582 IPE100 Pilar ELU 032

534 IPE100 Pilar ELU 032

562 IPE100 Pilar ELU 030

552 IPE100 Pilar ELU 029

525 IPE100 Pilar ELU 028

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

78

Quadro 56 - Raacutecios dos Pilares (cont)

Nordm

Barra Perfil Tipo Combinaccedilotildees Raacutecio

585 IPE100 Pilar ELU 028

565 IPE100 Pilar ELU 026

513 IPE100 Pilar ELU 025

517 IPE100 Pilar ELU 025

515 IPE100 Pilar ELU 024

541 IPE100 Pilar ELU 022

545 IPE100 Pilar ELU 022

520 IPE100 Pilar ELU 022

532 IPE100 Pilar ELU 022

554 IPE100 Pilar ELU 022

539 IPE100 Pilar ELU 022

558 IPE100 Pilar ELU 021

533 IPE100 Pilar ELU 021

524 IPE100 Pilar ELU 021

504 IPE100 Pilar ELU 021

543 IPE100 Pilar ELU 021

522 IPE100 Pilar ELU 021

556 IPE100 Pilar ELU 021

502 IPE100 Pilar ELU 020

478 IPE100 Pilar ELU 020

490 IPE100 Pilar ELU 019

560 IPE100 Pilar ELU 019

547 IPE100 Pilar ELU 019

530 IPE100 Pilar ELU 019

506 IPE100 Pilar ELU 018

482 IPE100 Pilar ELU 017

480 IPE100 Pilar ELU 017

481 IPE100 Pilar ELU 017

487 IPE100 Pilar ELU 017

498 IPE100 Pilar ELU 017

580 IPE100 Pilar ELU 017

496 IPE100 Pilar ELU 016

493 IPE100 Pilar ELU 015

477 IPE100 Pilar ELU 015

574 IPE100 Pilar ELU 010

579 IPE100 Pilar ELU 008

567 IPE100 Pilar ELU 007

571 IPE100 Pilar ELU 007

569 IPE100 Pilar ELU 007

572 IPE100 Pilar ELU 006

483 IPE100 Pilar ELU 006

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 79

Esforccedilos de Caacutelculo para a combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel

Os esforccedilos de caacutelculo do pilar com maior raacutecio correspondente agrave combinaccedilatildeo mais

desfavoraacutevel estatildeo indicados na Figura 53 e no Quadro 57

Diagramas de Esforccedilos de Caacutelculo

NEd

[kN]

MyEd

[kNm]

MzEd

[kNm]

VyEd

[kN]

VzEd

[kN]

Quadro 57 - Esforccedilos de Caacutelculo mais desfavoraacuteveis na secccedilatildeo do Pilar

Esforccedilos Atuantes de Caacutelculo

NED

[kN]

MyED

[kNm]

MzED

[kNm]

VyEd

[kN]

VzEd

[kN]

-2676 -013 -012 -007 -008

Figura 53 - Diagramas de Esforccedilos de Caacutelculo

Figura 52 ndash Raacutecios de Dimensionamento da Combinaccedilatildeo mais condicionante do pilar IPE100

˝SAP 2000˝

Nordm

Barra Perfil Tipo Comb Raacutecio

537 IPE100 Pilar ELU 037

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

80

531 Processos de Caacutelculo

1ordm Processo - Dimensionamento pelas Folhas de Caacutelculo em ˝Excel˝

O dimensionamento em ˝Excel˝ permitiu proceder agraves seguintes verificaccedilotildees

Resistecircncia das Secccedilotildees Transversais

Quadro 58 ndash Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Axial de Compressatildeo

Quadro 59 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo

Quadro 510 - Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Transverso

Esforccedilo Transverso

Eixo y-y Eixo z-z Encurvadura por Esforccedilo

Transverso

VyEd

[kN]

VplyRd

[kN]

VzED

[kN]

VplzRd

[kN]

ɛ η

007 6892 0001 Verifica 008 6895 0001 Verifica 244 1 1 72 Verifica

Esforccedilo Axial de Compressatildeo

NED(-)

[kN]

NcRd

[kN]

2676 24252 011 Verifica

Momento Fletor

Eixo y-y Eixo z-z

MyED

[kNm]

Mplrdy

[kNm]

yEd

cyRd

M

M

yEd

cyRd

10M

M

MzED

[kNm]

MplzRd

[kNm]

zEd

czRd

M

M

zEd

czRd

10M

M

013 926 001 Verifica 012 215 013 Verifica

Ed

cRd

N

N

Ed

cRd

10N

N

yEd

cyRd

V

V

yEd

cyRd

10V

V

zEd

czRd

V

V

zEd

czRd

10V

V

w

w

h

t

ε72 times

η

w

w

h ε 72 times

t η

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 81

Quadro 511 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Composta (M+N)

Flexatildeo Composta (M+N)

Eixo y-y Eixo z-z

1ordf Condiccedilatildeo 2ordf Condiccedilatildeo

Natildeo eacute

necessaacuterio

minorar o

MplRd

Natildeo eacute

necessaacuterio

minorar o

MplRd

025NplRd NEd le 025 NplRd

6063 Verifica 4818 Verifica 9261 0014 Verifica 9635 Verifica 215 006 Verifica

Quadro 512 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Desviada

Flexatildeo Composta com Esforccedilo Transverso (M+N+V)

Eixo y-y Eixo z-z

ρy

1ordf Condiccedilatildeo 2ordf Condiccedilatildeo Natildeo eacute necessaacuterio

minorar o MplRd n le 020 05VRd VEd le 05VRd

Natildeo eacute necessaacuterio

minorar o MplRd

025 NRd NEd le 025 NRd 05VRd VEd le 05VRd MNVyRd le MplyRd MNVzRd le MplzRd

1 6063 Verifica 3446 Verifica 926 Verifica 3447 Verifica 215

Flexatildeo Desviada

α = 5n 1 yEd zEd

NyRd NzRd

M M

M M

yEd zEd

NyRd NzRd

10M M

M M

2 1 0056 Verifica

w w

M0

05 h t

w wEd

M0

05 h t

γN

NyRd plyRd=M M

yEd

NyRd

M

M

yEd 10

NyRd

M

M w w y

M0

h t

γ

f w w yEd

M0

h t

γ

fN

NzRd plzRd=M M

zEd

NzRd

M

M

zEd10

NzRd

M

M

Quadro 513 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Composta com Esforccedilo Transverso (M+N+V)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

82

Elementos Uniformes Comprimidos - Colunas

Curva de Encurvadura Encurvadura segundo o Eixo mais Resistente y-y Encurvadura segundo o Eixo menos Resistente z-z

h

b

tf

[mm]

Curva

eixo

y-y

Curva

eixo

z-z

βA λ1 αy Lcry λy y

y y 02y

NbyRd

[kN]

Ed

byRd

10N

N αz Lcrz λz

z

z z z 02

NbRdz

[kN]

Ed

bzRd

10N

N

18 57 a b 1 939 021 168 413 044 062 094 Verifica 2285 Verifica 034 168 1355 14 175 036 Verifica 8831 Verifica

Elementos Uniformes em Flexatildeo - Resistecircncia agrave Encurvadura

Encurvadura Lateral

Tipo de

diagrama de

Momentos em y

kz C1 Mcr

[kNm]

Wy

[cm3] LT

LT0

LT LT0

h

b

Curva de

Encurv

Lateral

αLT β LT LT

MbRdy

[kNm]

Ed

bRdy

10M

M

10 188 23 3941 064 04

Com risco de

bambeamento 182 b 034 075 070 090 832 Verifica

Quadro 514 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura por Compressatildeo

Quadro 515 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura Lateral

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 83

Resistecircncia do Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo ndash Colunas - Viga

Quadro 518 - Flexatildeo Composta com Compressatildeo

c) Flexatildeo Composta com Compressatildeo Colunas - Viga

Eq661 le 1

Eq662 le 1

012 001 0029 016 Verifica 030 0014 0048 037 Verifica

a) Caacutelculo dos Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes

a1) Cmy - Flexatildeo na direccedilatildeo do Eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo z-z

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de

Diagramas de

Momentos

Tipo de

Carga Ѱy Cmy

168 0 013 Linear Uniforme 0 06

a2) Cmz - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo z-z e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Lz

[m]

MEdzesq

[kNm]

MEdzdir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱz Cmz

168 0 012 Linear Uniforme 0 06

a3) CmLT - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱy CmLT

168 0 013 Linear Uniforme 0 06

b) Fatores de Interaccedilatildeo kij ndash Meacutetodo

Alternativo 2

kyy kyz kzy kzz

06 051 091 085

Ed

y

y

M1

A

χγ

N

f

yEd

yyply y

LTM1

k

χγ

M

W fzEd

yzplz y

M1

k timestimes

γ

M

W f

yEd zEdEdyy yz

ply plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA times times

χ χ timesγ γ γ

y y

y

M MN

f W f W f

Ed

y

z

M1

A

χγ

N

fyEd

zyply y

LTM1

k timestimes

χ timesγ

M

W fzEd

zzplz y

M1

k times

γ

M

W f

yEd zEdEdzy zz

ply y plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA

χ χγ γ γ

y

z

M MN

f W f W f

Quadro 517 - Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes Quadro 516 ndash Fatores de Interaccedilatildeo kij

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

84

2ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelo ˝SAP2000˝

Apresenta-se na Figura 54 os resultados do dimensionamento da folha de caacutelculo do

˝SAP2000˝ que inclui os seguintes itens

1 ndash Identificaccedilatildeo do nordm da barra perfil comprimento combinaccedilatildeo de accedilatildeo classe de secccedilatildeo

2 ndash Caracteriacutesticas e propriedades geomeacutetricas do perfil

3 ndash Esforccedilos de caacutelculo para a combinaccedilatildeo que conduz a um maior raacutecio

4 ndash Dimensionamento da secccedilatildeo agrave flexatildeo composta com compressatildeo

5 ndash Dimensionamento agrave encurvadura por compressatildeo

6 e 7 ndash Dimensionamento agrave encurvadura lateral

8 ndash Fatores de Interaccedilatildeo

1

2

3

4

5

Figura 54 - Folha de Dimensionamento do ˝SAP2000 ˝ para o Pilar IPE100 mais solicitado

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 85

3ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelo ˝SemiComp˝

Este software foi utilizado para a verificaccedilatildeo da secccedilatildeo mais esforccedilada e tambeacutem do

elemento agrave flexatildeo composta com compressatildeo conforme os resultados indicados nas Figuras

55 56 e 57

6

7

8

Figura 54 - Folha de Dimensionamento do ˝SAP2000 ˝ para o Pilar IPE100 mais solicitado (cont)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

86

Verificaccedilatildeo da Secccedilatildeo

Figura 55 - Folha de Caacutelculo do ˝SemiComp˝ - Verificaccedilatildeo da Secccedilatildeo Transversal

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 87

Verificaccedilatildeo do Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo

Figura 56 - Folha de Caacutelculo do ˝SemiComp˝ - Verificaccedilatildeo para o Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

88

Nota Para a utilizaccedilatildeo do software ˝SemiComp˝ foi necessaacuterio determinar previamente o

momento criacutetico tendo-se utilizado para esta finalidade o software ˝LTBeam˝ cujo

resultado estaacute indicado na Figura 57

532 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Verificaccedilatildeo de Seguranccedila aos Estados Limites de

Deformaccedilatildeo

A verificaccedilatildeo de seguranccedila aos estados limites de utilizaccedilatildeo foi determinada com base nos

deslocamentos horizontais nas direccedilotildees x e y determinados no ˝SAP2000˝

No Quadro 519 apresentam-se os deslocamentos maacuteximos e os valores admissiacuteveis para o

pilar mais condicionante

Quadro 519 - Deslocamento Horizontal Maacuteximo do Pilar

Elemento H300

[cm]

δx

[cm] δx le H300

δy

[cm] δy le H300

Pilar

IPE100 168300 = 056 0008 Verifica 0015 Verifica

A verificaccedilatildeo de seguranccedila aos estados limites de utilizaccedilatildeo foi realizada com base nos

deslocamentos horizontais nas direccedilotildees x e y determinados no ˝SAP2000˝

Figura 57 - Determinaccedilatildeo do Momento Critico - ˝LTBeam˝

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 89

52 Dimensionamento das Vigas IPE 100

Estados Limites Uacuteltimos - Verificaccedilatildeo da Resistecircncia das Secccedilotildees e dos Elementos

mais solicitados

No dimensionamento aos estados limites uacuteltimos das vigas dos perfis IPE100 foi escolhida

a viga com maior raacutecio para a combinaccedilatildeo mais condicionante

No Quadro 520 apresentam-se os raacutecios de todas as vigas para a combinaccedilatildeo desfavoraacutevel

dos estados limites uacuteltimos

Quadro 520 - Raacutecios das Vigas

Nordm Barra Perfil Tipo Combinaccedilotildees Raacutecios

623 IPE100 Viga ELU 038

622 IPE100 Viga ELU 037

188 IPE100 Viga ELU 037

150 IPE100 Viga ELU 036

148 IPE100 Viga ELU 036

187 IPE100 Viga ELU 035

162 IPE100 Viga ELU 035

175 IPE100 Viga ELU 035

189 IPE100 Viga ELU 035

186 IPE100 Viga ELU 034

174 IPE100 Viga ELU 034

161 IPE100 Viga ELU 033

163 IPE100 Viga ELU 033

176 IPE100 Viga ELU 033

173 IPE100 Viga ELU 032

160 IPE100 Viga ELU 032

201 IPE100 Viga ELU 029

200 IPE100 Viga ELU 029

202 IPE100 Viga ELU 028

199 IPE100 Viga ELU 028

140 IPE100 Viga ELU 020

139 IPE100 Viga ELU 020

178 IPE100 Viga ELU 019

177 IPE100 Viga ELU 019

165 IPE100 Viga ELU 018

164 IPE100 Viga ELU 018

781 IPE100 Viga ELU 018

780 IPE100 Viga ELU 018

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

90

Esforccedilos de Caacutelculo para a combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel

Na Figura 59 e no Quadro 521 apresentam-se os esforccedilos de caacutelculo da viga com maior

raacutecio correspondente agrave combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel

531 Diagramas de Esforccedilos de Caacutelculo

MyEd [kNm]

[k]

VzEd [kN]

Quadro 521 - Esforccedilos de Caacutelculo mais desfavoraacuteveis na secccedilatildeo da Viga

NED

[kN]

MyED

[kNm]

MzED

[kNm]

VyEd

[kN]

VzEd

[kN]

Sem

significado 337

Sem

significado

Sem

significado -1046

Figura 59 - Diagramas de Esforccedilos na Viga

Figura 58 - ˝SAP2000˝ - Raacutecios de Dimensionamento da Viga mais solicitada

Nordm

Barra Perfil Tipo Comb Raacutecio

623 IPE100 Viga ELU 038

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 91

533 Processos de Caacutelculo

1ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelas Folhas de Caacutelculo em ˝Excel˝

Verificaccedilotildees realizadas para a viga - IPE100

Resistecircncia das Secccedilotildees Transversais

Quadro 522 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo

Quadro 523 - Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Transverso

Esforccedilo Transverso

Eixo z-z Encurvadura por Esforccedilo

Transverso

VzEd

[kN]

VplzRd

[kN]

ɛ η

1046 6895 0152 Verifica 244 1 1 72 Verifica

Momento Fletor

Eixo y-y

MyEd

[kNm]

Mplrdy

[kNm]

yEd

cyRd

10M

M

337 926 036 Verifica

yEd

cyRd

M

M

zEd

czRd

V

V

zEd

czRd

10V

V

w

w

h

t

ε72 times

η

w

w

h ε 72 times

t η

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

92

Resistecircncia do Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo ndash Colunas-Viga

Elementos Uniformes em Flexatildeo

Encurvadura Lateral

Tipo de

Diagrama de

Momentos em y

ψ C1 kz Mcr

[kNm]

Wy

[cm3]

Curva de

Encurv

Lateral

MbyRd

0 188 1 2372 3941 063 04 Com risco de

Bambeamento 182 b 034 08 069 091 839 040 Verifica

a) Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes

a1) Cmy - Flexatildeo na direccedilatildeo do Eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo z-z

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de

Diagramas de

Momentos

Tipo de

Carga Ѱy Cmy

161 0 337 Linear Uniforme 0 06

a2) Cmz - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo z-z e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Lz

[m]

MEdzesq

[kNm]

MEdzdir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱz Cmz

161 0 0 - Uniforme 0 0

a3) CmLT - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱy CmLT

161 0 337 Linear Uniforme 0 06

b) Fatores de Interaccedilatildeo kij ndash Meacutetodo

Alternativo 2

kyy kyz kzy kzz

06 0 10 0

Quadro 524 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura Lateral

LT LT0 LT LT0 h

b LT LTΦ LTEd

byRd

M

MEd

byRd

10M

M

Quadro 526 - Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes Quadro 525 - Fatores de Interaccedilatildeo kij

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 93

Quadro 527 - Flexatildeo Composta Com Compressatildeo

a) Flexatildeo Composta com Compressatildeo Colunas - Viga

Eq661 le 1

Eq662 le 1

0 0241 0 0241 Verifica 0 0402 0 0402 Verifica

yEd

yyply y

LTM1

k

χγ

M

W fEd

y

y

M1

A

χγ

N

fzEd

yzplz y

M1

k timestimes

γ

M

W f

yEd zEdEdyy yz

ply plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA times times

χ χ timesγ γ γ

y y

y

M MN

f W f W fEd

y

z

M1

A

χγ

N

f

zEdzy

ply y

LTM1

k

χγ

M

W fzEd

zzplz y

M1

k times

γ

M

W f

yEd zEdEdzy zz

ply y plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA

χ χγ γ γ

y

z

M MN

f W f W f

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

94

2ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelo˝ SAP2000˝

Na Figura 510 apresentam-se alguns dos resultados do dimensionamento da folha de

caacutelculo do ˝SAP2000˝ utilizados na verificaccedilatildeo das secccedilotildees transversais da viga mais

esforccedilada bem como no estudo da encurvadura lateral (bambeamento)

De acordo com os diagramas de esforccedilos de caacutelculo momentos fletores e esforccedilos

transversos mais desfavoraacuteveis estudaram-se os trecircs troccedilos em que a viga ao bambeamento

Estados Limites Uacuteltimos

1ordmTroccedilo

2ordmTroccedilo

3ordmTroccedilo

Figura 510 - Folhas de Dimensionamento do ˝SAP2000˝ para a Viga IPE100

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 95

Verificaccedilotildees

Os Quadros 528 e 529 apresentam as verificaccedilotildees realizadas

Quadro 528 - Valores dos Esforccedilos em cada Troccedilo da Viga

Troccedilos Mcr

[kNm]

MbRd

[kNm]

1ordm 10483 914

2ordm 5534 880

3ordm 20371 923

Quadro 529 - Raacutecios das Secccedilotildees mais Esforccediladas e da Encurvadura da Viga

Raacutecios ndash Verificaccedilotildees

Secccedilotildees mais Esforccediladas Encurvadura

da Viga

Ed

Rd

N

N

y Ed

y Rd

M

M

z Ed

z Rd

V

V

z Ed

z Rd

M

M

y Ed

y bRd

M

M

Sem

Significado

3370363

926

10420152

6867

Sem

Significado 337

038288

Nota Uma vez que NEd eacute igual a zero e VEd le 05VRd os momentos resistentes de caacutelculo natildeo

satildeo minorados pela presenccedila deste esforccedilo

4ordm Quadro Comparativo

Nos Quadros 530 e 531 apresentam-se a comparaccedilatildeo dos diferentes resultados obtidos

Quadro 530 - Raacutecios na Viga

Folhas de

Caacutelculo ˝SAP2000˝

y Ed

y Rd

M

M 036 036

z Ed

z Rd

V

V 0152 0152

Quadro 531 - Raacutecios na Viga

Folhas de

Caacutelculo ˝SAP2000˝

Mcr

1ordm Troccedilo 15315 10483

2ordm Troccedilo 5970 5534

3ordm Troccedilo 23238 20371

MbRd

1ordm Troccedilo 926 9143

2ordm Troccedilo 926 88

3ordm Troccedilo 926 923

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

96

Conclusotildees Verifica-se no Quadro 530 que os resultados do dimensionamento pelos dois

processos conduzem a valores da mesma ordem de grandeza e inferiores agrave

unidade

Estados Limites de Serviccedilo

A verificaccedilatildeo da seguranccedila aos estados limites de utilizaccedilatildeo foi realizada com base nos

deslocamentos verticais maacuteximos para a combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel conforme se indica

na Figura 511

Quadro 532 - Deslocamento Maacuteximo da Viga

Elemento δmaxSAP2000

[cm]

δmaxEC3 = L300

[cm] δmaxSAP2000 le L300

Viga

IPE100 017 161300 = 054 Verifica

53 Ligaccedilotildees

534 Ligaccedilotildees Soldadas

As ligaccedilotildees soldadas foram dimensionadas de acordo com a informaccedilatildeo indicada na

Memoacuteria Descritiva

A Figura 512 apresenta o aacutebaco que permite de um modo simples proceder ao

dimensionamento dos cordotildees das soldaduras de acircngulo

Figura 511 - Deslocamento Maacuteximo da Viga para a Combinaccedilatildeo ELServiccedilo

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 97

Figura 512 - Aacutebaco de Dimensionamento dos Cordotildees de Soldadura de acircngulo S235 JR

Ligaccedilatildeo do Pilar ndash Viga (Soldada)

LOADS

Case Manual calculations

Mb2Ed = -337 [kNm] Bending moment in the left beam

Vb2Ed = -1046 [kN] Shear force in the left beam

Nb2Ed = -013 [kN] Axial force in the left beam

Mc2Ed = -012 [kNm] Bending moment in the upper column

Vc2Ed = -008 [kN] Shear force in the upper column

Nc2Ed = -2676 [kN] Axial force in the upper column

RESULTS

WEB PANEL - SHEAR Mb1Ed = 000 [kNm] Bending moment (right beam) [53(3)]

Mb2Ed = -337 [kNm] Bending moment (left beam) [53(3)]

Vc1Ed = 000 [kN] Shear force (lower column) [53(3)]

Vc2Ed = -008 [kN] Shear force (upper column) [53(3)]

z = 94 [mm] Lever arm [625]

VwpEd = (Mb1Ed - Mb2Ed) z - (Vc1Ed - Vc2Ed) 2

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 50 100 150 200 250 300

FwR

d [

kN]

L [mm] - Comprimento de cordatildeo

Cordotildees de Soldadura em Accedilo S235 JR

a=12mm

a=11mm

a=10mm

a=9mm

a=8mm

a=7mm

a=6mm

a=5mm

a=4mm

a=3mm

Figura 513 - Pormenor em 3D da ligaccedilatildeo Pilar - Viga

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

98

VwpEd = 3570 [kN] Shear force acting on the web panel [53(3)]

Avs = 508 [cm2] Shear area of the column web EN1993-1-1[626(3)]

Avc = 508 [cm2] Shear area EN1993-1-1[626(3)]

ds = 94 [mm] Distance between the centroids of stiffeners [6261(4)]

MplfcRd = 010 [kNm] Plastic resistance of the column flange for bending [6261(4)]

MplstuRd = 012 [kNm] Plastic resistance of the upper transverse stiffener for bending [6261(4)]

MplstlRd = 012 [kNm] Plastic resistance of the lower transverse stiffener for bending [6261(4)]

VwpRd = 09 ( Avsfywc ) (3 M0) + Min(4 MplfcRd ds (2 MplfcRd + MplstuRd + MplstlRd) ds) VwpRd = 6656 [kN] Resistance of the column web panel for shear [6261]

VwpEd VwpRd le 10 054 lt 100 verified (054)

WELD RESISTANCE Aw = 1700 [cm

2] Area of all welds [4532(2)]

Awy = 1103 [cm2] Area of horizontal welds [4532(2)]

Awz = 597 [cm2] Area of vertical welds [4532(2)]

Iwy = 28893 [cm4] Moment of inertia of the weld arrangement with respect to the hor axis [4532(5)]

max=max = 000 [MPa] Normal stress in a weld [4532(5)]

= = 000 [MPa] Stress in a vertical weld [4532(5)]

II = 000 [MPa] Tangent stress [4532(5)]

w = 080

Correlation coefficient [4532(7)]

[max2 + 3(max

2)] le fu(wM2) 000 lt 23500 verified (000)

[2 + 3(

2+II

2)] le fu(wM2) 000 lt 23500 verified (000)

le 09fuM2 000 lt 16920 verified (000)

WEAKEST COMPONENT COLUMN WEB PANEL - SHEAR

Connection conforms to the code Ratio 054

535 Ligaccedilotildees Aparafusadas

Com base no software Robot Structural Analysis Professional junta-se a justificaccedilatildeo de

uma ligaccedilatildeo aparafusada do pilar rotulado agrave laje teacuterrea de fundaccedilatildeo da cave

No Anexo II estaacute o relatoacuterio completo do caacutelculo realizado

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 99

Ligaccedilatildeo na base do Pilar Rotulado

LOADS

Case Manual calculations

NjEd = -2676 [kN] Axial force

VjEdy = -007 [kN] Shear force

VjEdz = -008 [kN] Shear force

RESULTS

COMPRESSION ZONE

COMPRESSION OF CONCRETE

c = 23 [mm] Additional width of the bearing pressure zone [625(4)]

fjd = 1994 [MPa] Design bearing resistance [625(7)]

FcRdn = 19845 [kN] Bearing resistance of concrete for compression [6282(1)]

RESISTANCES OF SPREAD FOOTING IN THE COMPRESSION ZONE

NjRd = FcRdn NjRd = 19845 [kN] Resistance of a spread footing for axial compression [6282(1)]

CONNECTION CAPACITY CHECK

NjEd NjRd le 10 (624) 013 lt 100 verified (013)

Figura 514 - Pormenor em 3D da ligaccedilatildeo na base s do Pilar Rotulado

A ndash PECcedilAS ESCRITAS

IV CONCLUSOtildeES

CONCLUSOtildeES

A realizaccedilatildeo deste trabalho permitiu a aplicaccedilatildeo praacutetica de diversos conceitos adquiridos

nas vaacuterias unidades curriculares do curso de engenharia civil possibilitando tambeacutem a

aprendizagem de novos conceitos no domiacutenio do dimensionamento de estruturas que foram

fundamentais para a realizaccedilatildeo do Projeto da Sala Eleacutetrica e do Posto de Transformaccedilatildeo

O estudo aprofundado de outros projetos em conjunto com outros conhecimentos

complementares adquiridos na anaacutelise estrutural de estruturas foram tambeacutem fundamentais

no desenvolvimento das diferentes fases deste Projeto

A elaboraccedilatildeo deste trabalho permitiu adquirir e consolidar conhecimentos nas aacutereas

referentes a

Regulamentaccedilatildeo Europeia (Eurocoacutedigos Estruturais) na parte referente da anaacutelise das

accedilotildees do vento sismo temperatura etc

Aprendizagem de softwares tais como ˝SAP2000˝ ˝GaLa Reinforcement˝

˝SemiComp˝ ˝LTBeam˝ etc

Elaboraccedilatildeo de tabelas de caacutelculo em ˝Excel˝ utilizadas quer para o dimensionamento

orgacircnico de elementos em betatildeo armado mas tambeacutem para secccedilotildees e elementos

metaacutelicos

Elaboraccedilatildeo de peccedilas desenhadas com recurso ao ˝Autocad˝

Perspetivas Futuras

O dimensionamento deste Edifiacutecio a partir de uma soluccedilatildeo totalmente metaacutelica ou em

betatildeo armado com elementos preacute-fabricados de modo a compararem-se os custos entre a

soluccedilatildeo deste Projeto e estas soluccedilotildees

Programar parte das tabelas que serviram para o dimensionamento dos elementos de betatildeo

armado e metaacutelicos com recurso agrave linguagem de Visual Basic (VBA)

Desafiar alguns colegas de curso de modo a publicar em conjunto tabelas e aacutebacos que

permitam proceder ao dimensionamento de vigas pilares e sapatas em betatildeo armado de um

modo mais ceacutelere

Page 13: A PEÇAS ESCRITAS III. MEMÓRIA JUSTIFICATIVA

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

4

113 Pilares

O preacute-dimensionamento dos pilares foi realizado a partir da Eq15 com base nos esforccedilos

NEd determinados em funccedilatildeo das aacutereas de influecircncia de cada um tendo-se considerado para ν

o valor de 065

Em que

Ac ndash aacuterea da secccedilatildeo transversal dos pilares

NEd ndash valor de caacutelculo do esforccedilo axial

ν ndash esforccedilo axial reduzido para a combinaccedilatildeo fundamental dos estados limites uacuteltimos

fcd ndash valor de caacutelculo da tensatildeo de rotura do betatildeo agrave compressatildeo

No Quadro 13 estatildeo indicados a geometria dos pilares

Edc

cd

NA

f

(Eq 15)

Figura 12 ndash Identificaccedilatildeo das Vigas da Cobertura

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 5

Quadro 13 - Dimensotildees dos Pilares

Betatildeo C2530

fck= 25 Mpa

Accedilo A500

fyk= 500 Mpa Rec= 3 cm

Pilares H

[m]

Secccedilotildees

Transversais

[m x m]

P11 465 035 x 035

P12 465 035 x 035

P13 465 035 x 035

P14 465 035 x 035

P15 465 035 x 035

P16 465 035 x 035

P17 465 035 x 035

P18 465 035 x 035

P19 465 035 x 035

P110 465 035 x 035

P111 465 035 x 035

P112 465 035 x 035

Na Figura 13 estatildeo identificados em planta todos os pilares

Figura 13 - Identificaccedilatildeo dos Pilares

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

6

114 Muros da Cave

A espessura dos muros da cave foi definida com base nos esforccedilos provenientes do peso

proacuteprio e dos impulsos do terreno tendo-se considerado uma espessura de 025 m para todos

os muros

Quadro 14 - Dimensotildees dos Muros da Cave

Betatildeo C2530

fck = 25 Mpa

Accedilo A500

fyk = 500 Mpa Rec= 3 cm

Muros

da Cave

Lvatildeo

[m]

Secccedilotildees

Transversais

[m x m] p11 335 025 x 185

p12 335 025 x 185

p13 385 025 x 185

p14 398 025 x 185

p15 398 025 x 185

p16 398 025 x 185

p17 398 025 x 185

p18 335 025 x 185

p19 335 025 x 185

p110 385 025 x 185

115 Platibandas

As platibandas foram dimensionadas em funccedilatildeo dos pormenores dos desenhos do projeto

de arquitetura tendo-se considerado secccedilotildees com as dimensotildees de 012 m x 11 m

116 Sapatas

O preacute-dimensionamento das sapatas foi efetuado de modo a garantir que os esforccedilos da

superestrutura fossem inferiores agraves tensotildees admissiacuteveis do terreno de fundaccedilatildeo

De referir que na estrutura deste Edifiacutecio os momentos fletores nas bases dos pilares satildeo

absorvidos diretamente pelas vigas de fundaccedilatildeo razatildeo pela qual as sapatas foram calculadas

soacute para os esforccedilos axiais

As dimensotildees em planta das sapatas Amin foram calculadas pela expressatildeo

Considerou-se para a tensatildeo admissiacutevel no terreno de fundaccedilatildeo 025 MPa

No Quadro 15 indicam-se as dimensotildees das sapatas

(Eq 16) pilar

minadm

NA

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 7

Quadro 15 - Geometria das Sapatas

Betatildeo C2530

fck=25 Mpa

Accedilo A500

fyk=500 Mpa Rec=4 cm

Sapatas H

[m]

Secccedilotildees

Transversais

[m x m]

S11 030 125 x 125

S12 030 125 x 125

S13 03 125 x 125

S14 030 125 x 125

S15 030 125 x 125

S16 030 125 x 125

S17 030 125 x 125

S18 030 125 x 125

S19 030 125 x 125

S110 030 125 x 125

S111 030 125 x 125

S112 030 125 x 125

Na Figura 14 estaacute representada a planta de fundaccedilotildees do Edifiacutecio

Figura 14 - Planta de Fundaccedilotildees

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

8

Elementos Metaacutelicos 12

121 Estrutura de Suporte da Sala Eleacutetrica

O preacute-dimensionamento das estruturas metaacutelicas que servem de suporte aos equipamentos

da Sala Eleacutetrica foi feito com base num poacutertico tipo que se repete de um modo idecircntico ao

longo da estrutura

O esqueleto estrutural inclui as vigas principais IPE100 orientadas segundo as duas

direccedilotildees ortogonais e as vigas secundaacuterias T50x6 colocadas entre as vigas principais

Este esqueleto estaacute apoiado em pilares IPE100 ligados agrave laje teacuterrea

As Figuras 15 16 e 17 mostram duas plantas e um corte tipo das estruturas metaacutelicas

Figura 15 - Planta do Piso Metaacutelico

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 9

Figura 16 - Localizaccedilatildeo dos Pilares Metaacutelicos

Figura 17- Corte Transversal Tipo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

10

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

11

2 MODELACcedilAtildeO ESTRUTURAL

A anaacutelise da estrutura foi efetuada com base num conjunto de modelos de caacutelculo

realizados a partir de um programa de elementos finitos ˝SAP2000˝ versatildeo 17

Os modelos estudados foram definidos a partir da geometria da estrutura que foi preacute-

dimensionada no capiacutetulo anterior

Modelo de Caacutelculo 21

211 Estrutura de Betatildeo Armado

Os modelos foram definidos a partir da geometria da estrutura tendo-se considerado

elementos do tipo ˝barra˝ para simular as vigas e os pilares e elementos do tipo ˝shell-thick˝

para simular as lajes os muros e as platibandas

A laje teacuterrea foi considerada apoiada em apoios elaacutesticos (ver Figura 23)

O caacutelculo da rigidez das molas foi feito com base na aacuterea de influecircncia de cada noacute da

malha tipo da laje teacuterrea para um coeficiente de reaccedilatildeo do solo Ks calculado do seguinte

modo

Em que

Es = 3000 kNm2 (argila muito dura)

B = 1 m

ν = 04 (argila muito dura)

Nas Figuras seguintes representa-se os modelos final da estrutura da Sala Eleacutetrica e do

Posto de Transformaccedilatildeo considerados no ˝SAP2000 ˝

21

ss

EK

B

(Eq 21)

Ks= 35700 kNm3

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

12

212 Estruturas Metaacutelicas

A Figura 24 mostra as estruturas metaacutelicas do piso teacutecnico (cave) cujo pavimento serve de

suporte aos equipamentos eleacutetricos da Sala Eleacutetrica

Figura 22 - Modelo Unifilar - Vistas em 3D

Figura 23 - Laje Teacuterrea

Figura 21 - Modelo Unifilar - Vistas em 3D

2 MODELACcedilAtildeO ESTRUTURAL

Maria Isabel Balboa Antunes 13

Validaccedilatildeo dos Modelos no ˝SAP2000˝ 22

Sempre que possiacutevel procedeu-se agrave verificaccedilatildeo e validaccedilatildeo dos diferentes ficheiros de

dados e de resultados obtidos nas anaacutelises realizadas

A validaccedilatildeo dos diferentes modelos foi feita atraveacutes das seguintes verificaccedilotildees

Comparaccedilatildeo do peso proacuteprio total das estruturas lajes vigas e pilares calculadas a

numa folha em ˝Excel˝ com os resultados obtidos pelo somatoacuterio das cargas verticais

do programa de elementos finitos

Anaacutelise criacutetica das deformaccedilotildees determinadas a partir do ˝SAP2000˝

Verificaccedilatildeo da orientaccedilatildeo dos eixos principais dos diferentes elementos com base nos

sistemas de eixos para os noacutes e para as barras do programa de caacutelculo automaacutetico

Nos Quadros 21 e 22 representam-se alguns dos estudos realizados que serviram para a

validaccedilatildeo dos modelos

Quadro 21 - Peso Proacuteprio dos Elementos Estruturais no modelo ˝SAP2000˝

Elementos Estruturais Peso Proacuteprio

[kN]

P - 035 m x 035 m 1727

V - 03 m x 07 m 3234

L16 4488

L12 1495

P1 - 025 m x 185 m 4605

Peso Total 1555

Figura 24 - Modelo Extrudido da Estrutura do Piso Metaacutelico

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

14

Quadro 22 - Reaccedilotildees Verticais nos Apoios ˝SAP2000˝

Em que

P - 035 m x 035 m ndash pilares

V - 030 m x 070 m ndash vigas

L16 ndash lajes de cobertura com espessuras de 016 m

L12 ndash platibandas com espessuras de 012 m

p1 - 025 m x 185 m ndash parede do muro de fundaccedilatildeo

Identificaccedilatildeo dos

Apoios

Reaccedilotildees Verticais

F3

[kN]

2 1316

3 1007

4 1677

22 664

24 443

26 2150

53 1032

54 1583

55 1668

57 1102

58 145

2349 1454

Peso Total 1555

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

15

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Peso Proacuteprio 31

O peso proacuteprio dos elementos de betatildeo armado e metaacutelicos foi considerado de forma

automaacutetica pelo programa de caacutelculo atraveacutes da introduccedilatildeo das caracteriacutesticas geomeacutetricas e

dos materiais constituintes betatildeo armado e accedilo dos perfis laminados conforme se indica na

Figura 31

Figura 31 - Definiccedilatildeo dos Materiais ˝SAP2000˝

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

16

Restantes Cargas Permanentes 32

Nas Figuras 32 e 33 representam-se as restantes cargas permanentes consideradas

a)

b)

Sobrecargas 33

As sobrecargas que atuam nas estruturas estatildeo indicadas nas Figuras 34 e 35

Figura 32 - Restantes Cargas Permanentes ndash a) Laje da Cobertura (15 kNm2)

b) Laje Teacuterrea (2 kNm2)

Figura 33 - Restantes Cargas Permanentes - Piso Metaacutelico (15 kNm2)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 17

a)

b)

Temperatura 34

A quantificaccedilatildeo das variaccedilotildees uniformes de temperatura consta nos Quadros 31 e 32 e nas

Figuras 36 e 37

Quadro 31 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Negativa ndash Inverno

Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Negativa - Inverno

H

[m]

Tmin

[ordmC]

Tmin(H)

[ordmC]

Tout = Tmin

[ordmC]

Tin

[ordmC]

T

[ordmC]

T0

[ordmC]

ΔTu-

[ordmC]

100 0 -05 -05 18 875 15 -625

Figura 34 - Sobrecargas ndash a) Laje da Cobertura (04 kNm2) b) Laje Teacuterrea (2 kNm

2)

Figura 35 - Sobrecargas ndash Piso Metaacutelico (18 kNm2)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

18

Quadro 32 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Positiva ndash Veratildeo

Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Positiva - Veratildeo

H

[m]

Tmax

[ordmC]

Tmax(H)

[ordmC]

Tout = Tmax + Tcor

[ordmC]

Tin

[ordmC]

T

[ordmC]

T0

[ordmC]

ΔTu+

[ordmC]

100 40 39 41 25 33 15 18

a)

b)

a)

b)

Figura 36 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura nas Coberturas e Platibandas ndash a) VUT+

(18ordm C)

b) VUT

- (- 625ordm C)

Figura 37 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura nas Vigas e nos Pilares ndash a) VUT+

(18ordm C)

b) VUT

- (- 625ordm C)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 19

Vento 35

As accedilotildees provenientes do vento conforme se indica na Figura 38 produzem forccedilas nas

quatro direccedilotildees ortogonais

Wx ndash direccedilatildeo do vento em x com sentido positivo

Wxx ndash direccedilatildeo do vento em x com sentido negativo

Wy ndash direccedilatildeo do vento em y com sentido positivo

Wyy ndash direccedilatildeo do vento em y com sentido negativo

De modo a simplificar a accedilatildeo do vento no modelo em estudo considerou-se para o Edifiacutecio

da Sala Eleacutetrica e do Posto de Transformaccedilatildeo uma geometria em planta retangular

351 Pressatildeo dinacircmica de Pico

No Quadro 33 indicam-se os paracircmetros que permitiram quantificar a accedilatildeo do vento de

acordo com o que foi jaacute indicado na Memoacuteria Descritiva

Figura 38 - Accedilatildeo do Vento

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

20

Quadro 33 - Determinaccedilatildeo da Pressatildeo Dinacircmica de Pico

Paracircmetros de caacutelculo da Pressatildeo Dinacircmica de Pico

Altura de referecircncia h le b ze = 41 m

Valor baacutesico da velocidade de referecircncia do vento Zona A νb0 = 27 ms

Coeficiente de direccedilatildeo cdir = 10

Coeficiente de sazatildeo cseason = 10

Velocidade de referecircncia do vento νb= cdirmiddot cseasonmiddot νb0 νb = 27 ms

Categoria do Terreno II Comprimento de rugosidade z0 = 005 m

Altura miacutenima zmin = 2 m

Altura maacutexima zmax = 200 m

zmin le z le zmax z = 41 m 2 le z le 200

Coeficiente de terreno dependente

do comprimento de rugosidade z0

kr = 019

Coeficiente de rugosidade cr(z) = krmiddot ln(zz0) cr(z) = 0837

Coeficiente de orografia c0(z) = 10

Velocidade meacutedia do vento νm(z) =cr(z)middotc0(z)middotνb νm(z) = 27 ms

Coeficiente de turbulecircncia kI = 10

Intensidade de turbulecircncia

Iv(z) = 023

Massa voluacutemica do ar ρ = 125kgm3

Pressatildeo dinacircmica de pico

qp(z) = 183 kNm2

352 Coeficientes de Pressatildeo nos Alccedilados

Os coeficientes de pressatildeo determinados anteriormente para os alccedilados constam nas figuras

seguintes

119896119903 = 019 ∙ (1199110

1199110119868119868)

007

Iv(z) = 119896119868

119888119900(119911) middot ln (1199111199110

)

119902119901(z) = [1 + 7119868119907(119911)] middot1

2middot 120588 middot 1205841198982(119911)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 21

Coeficientes de Pressatildeo Exteriores

a)

b)

a)

b)

Coeficientes de Pressatildeo Interiores

Na Figura 311 estatildeo indicados os coeficientes de pressatildeo interiores (pressotildees e succcedilotildees)

a)

b)

Figura 39 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores nos Alccedilados ndash a) Wx b) Wxx

Figura 310 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores nos Alccedilados - a) Wy b) Wyy

Figura 311 - Coeficientes de Pressatildeo Interior - a) 1ordm Caso - Pressatildeo b) 2ordm Caso - Succcedilatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

22

Coeficientes de Pressatildeo Resultantes

Para cada direccedilatildeo e sentido da accedilatildeo do vento foram considerados duas hipoacuteteses para os

coeficientes de pressatildeo interiores (pressotildees e succcedilotildees) que em conjunto com os coeficientes

de pressatildeo exteriores originam oito hipoacuteteses diferentes para as accedilotildees do vento

Nas figuras seguintes indicam-se os coeficientes de pressatildeo resultantes

a)

b)

a)

b)

353 Accedilatildeo do Vento nos Pilares

A partir da pressatildeo dinacircmica de pico e dos coeficientes de pressatildeo nos alccedilados

determinaram-se as forccedilas do vento nos pilares com base nas larguras de influecircncia dos

Figura 312 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes ndashAlccedilados Wx Wxx - a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

Figura 313 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes ndashAlccedilados Wy Wyy - a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 23

mesmos obtendo-se assim os valores das forccedilas distribuiacutedas que se encontram resumidos nos

Quadros 34 a 37

Sendo

Fw ndash forccedila da accedilatildeo do vento

cpResultante ndash coeficiente de pressatildeo resultante

Linfluecircncia ndash largura de influecircncia dos pilares

FwdistPilar ndash forccedila distribuiacuteda no pilar

B ndash alccedilado de barlavento

S ndash alccedilado de sotavento

LE ndash alccedilado lado esquerdo

LD ndash alccedilado lado direito

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

24

Quadro 34 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo x

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wx

Wx1 (1ordf Hipoacutetese) Wx2 (2 ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm] Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -05 -04 P1 12 05 -05 -19 -19 E 00 00 P1 12 10 00 -12 -12

A -14 -12 P2 32 14 -14 -28 -28 A -09 -07 P2 32 26 00 -14 -14

B -10 -08 P3 398 17 -18 -30 -30 B -05 -04 P3 398 33 00 -15 -15

C -07 -06 P4 20 09 -09 -11 -11 C -02 -02 P4 20 165 00 -03 -03

Quadro 35 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo xx

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wxx

Wxx1 (1 ordf Hipoacutetese) Wxx2 (2 ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm] Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -05 -04 P1 12 05 -05 -22 -22 E 00 00 P1 12 10 00 -14 -14

A -14 -12 P2 32 14 -14 -30 -30 A -09 -07 P2 32 26 00 -15 -15

B -10 -08 P3 398 17 -18 -28 -28 B -05 -04 P3 398 33 00 -14 -14

C -07 -06 P4 20 09 -09 -10 -10 C -02 -02 P4 20 16 00 -028 -03

Quadro 36 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo y

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wy

Wy1 (1ordf Hipoacutetese) Wy2 (2ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm] Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -06 -05 P1 17 07 -08 -23 -23 E 00 00 P1 17 14 00 -15 -15

A -14 -12 P2 335 15 -15 -33 -33 A -09 -07 P2 335 28 00 -16 -16

B -10 -08 P3 36 16 -164 -26 -26 B -05 -04 P3 36 30 00 -13 -13

C -07 -06 P4 19 08 -09 -07 -07 C -02 -02 P4 19 16 00 -02 -02

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 25

Quadro 37 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo yy

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wyy

Wyy1 (1ordf Hipoacutetese) Wyy2 (2ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -06 -05 P1 17 07 -08 -14 -14 E 00 00 P1 17 14 00 -09 -09

A -14 -12 P2 335 15 -15 -26 -26 A -09 -07 P2 335 28 00 -13 -13

B -10 -08 P3 36 16 -16 -33 -33 B -05 -04 P3 36 30 00 -16 -16

C -07 -06 P4 19 08 -09 -12 -12 C -02 -02 P4 19 16 00 -03 -03

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

26

354 Accedilatildeo do Vento nas Platibandas

Para a determinaccedilatildeo das forccedilas resultantes exercidas sobre as platibandas foram

considerados por simplificaccedilatildeo os mesmos valores dos coeficientes de pressatildeo exteriores dos

alccedilados

Em relaccedilatildeo aos valores dos coeficientes de pressatildeo interiores apenas foram considerados os

valores positivos (cpi = +02) por questotildees de seguranccedila

355 Coeficientes de Pressatildeo na Cobertura

Nas Figuras 314 a 317 estatildeo indicados os coeficientes de pressatildeo para as direccedilotildees do

vento na cobertura

Coeficientes de Pressatildeo Exteriores

Figura 314 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores Wx - Cobertura

Figura 315 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores Wxx - Cobertura

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 27

Coeficientes de Pressatildeo Interiores

Os coeficientes de pressatildeo interiores foram jaacute indicados em 352

Coeficientes de Pressatildeo Resultantes

Na zona da cobertura foram tambeacutem considerados oito hipoacuteteses para a accedilatildeo do vento em

funccedilatildeo das diferentes direccedilotildees sentidos e coeficientes de pressatildeo exteriores e interiores

Os coeficientes de pressatildeo resultantes estatildeo indicados nas Figuras 318 e 319 e nos

Quadros 38 e 39

Figura 317 - Coeficientes de Pressatildeo Exterior Wyy - Cobertura

Figura 316 - Coeficientes de Pressatildeo Exterior Wy - Cobertura

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

28

a)

b)

a)

b)

Quadro 38 - Accedilatildeo do Vento na Cobertura nas Direccedilotildees x e xx

Wx Wxx

1ordf Hipoacutetese 2ordf Hipoacutetese

Zonas hhp qp(z) cscd cpResultante Fw

[kNm2]

cpResultante Fw

[kNm2]

F

0367 08268 1

-03 -02 -080 -07

G -03 -02 -075 -06

H -05 -04 -10 -08

I 00 00 -05 -04

Figura 318 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes - Cobertura Wx Wxx ndash a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

Figura 319 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes - Cobertura Wy Wyy ndash a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 29

Quadro 39 - Accedilatildeo do Vento na Cobertura nas Direccedilotildees y e yy

Wy Wyy

1ordf Hipoacutetese 2ordf Hipoacutetese

Zonas hhp qp(z) cscd cpResultante Fw

[kNm2]

cpResultante Fw

[kNm2]

F

0367 08268 1

-03 -02 -080 -07

G -03 -02 -075 -06

H -05 -04 -10 -08

I 00 00 -05 -04

Sismo 36

A accedilatildeo siacutesmica foi realizada a partir dos espectros de resposta segundo o EC8 previstos

para o territoacuterio nacional para o concelho onde o edifiacutecio iraacute ser construiacutedo

O Quadro 310 indica alguns dos paracircmetros necessaacuterios no caacutelculo dos espectros de

resposta

Quadro 310 - Determinaccedilatildeo dos Espectros de Resposta de Caacutelculo

Paracircmetros de Espectros de

Resposta de Caacutelculo

Accedilatildeo Siacutesmica

Tipo 1

Accedilatildeo Siacutesmica

Tipo 2

Tipo de Terreno B B

Zona Siacutesmica 12 23

Classe de Importacircncia II II

γI 1 1

agR (ms2) 2 17

ag (ms2) 2 17

Smaacutex 135 135

TB(s) 01 01

TC(s) 06 025

TD(s) 20 20

12 13

ξ () 5 5

η 1 1

q 15 15

β 02 02

2 2

maxmax

1 ms 4 ms

1= 1

3

g

g

a

SS S a

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

30

Considerando o valor recomendado de β igual a 02 e os paracircmetros definidos

anteriormente foi possiacutevel definir os espectros de resposta horizontais elaacutesticos representados

na Figura 320

Figura 320 - Espetros de Caacutelculo para Accedilotildees Siacutesmicas do Tipo 1 e 2

No programa de elementos finitos que serviu para o estudo da accedilatildeo siacutesmica introduziram-

se em ficheiros ˝txt˝ as funccedilotildees espetrais de caacutelculo para as accedilotildees siacutesmicas do Tipo 1 e 2

conforme se indica na Figura 320

As combinaccedilotildees das accedilotildees siacutesmicas horizontais estatildeo de acordo com a Claacuteusula sect43351

(3) da NP EN 1998-1 tendo-se considerado que as componentes horizontais U1 e U2 atuam

simultaneamente combinadas segundo os seguintes criteacuterios

Em que

+ ndash significa a combinar com

EEdx ndash representa os esforccedilos devidos agrave aplicaccedilatildeo da accedilatildeo siacutesmica segundo x

EEdy ndash representa os esforccedilos devidos agrave aplicaccedilatildeo da mesma accedilatildeo siacutesmica segundo y

000

050

100

150

200

250

300

350

400

450

0 05 1 15 2 25 3 35 4

Sd

[ms

2]

T

[s]

Espetros de Caacutelculo Tipo 1 e 2 (5 de amortecimento)

Accedilatildeo Siacutesmica Tipo 1

Accedilatildeo Siacutesmica Tipo 2

03Ed X Ed YE E (Eq 31)

03 Ed X Ed YE E (Eq 32)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 31

A partir da funccedilatildeo ˝mass source˝ do SAP2000 foram definidas as massas consideradas

na anaacutelise siacutesmica que incluiacuteram as restantes cargas permanentes e as sobrecargas sendo que

as sobrecargas foram multiplicadas pelo coeficiente ψ2

A resposta dinacircmica da estrutura foi obtida a partir de uma anaacutelise modal tendo-se

considerado o nuacutemero de modos de vibraccedilatildeo necessaacuterios de modo a obterem-se fatores de

participaccedilatildeo modais superiores a 90 nas duas direccedilotildees principais x e y

Apresentam-se nas Figuras 321 a 324 os modos com maior participaccedilatildeo de massa

1ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (y-y) 125

f = 165 Hz

T = 0605 s

4ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (y-y) 484

f = 52 Hz

T = 019 s

Figura 321 - 1ordm Modo de Vibraccedilatildeo

5ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (x-x) 47

f = 62 Hz

T = 0605 s

90ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (y-y) 19

f = 384 Hz

T = 003 s

Figura 322 - 4ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 321 - 1ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 324 - 90ordm Modo de Vibraccedilatildeo Figura 323 - 5ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 322 - 4ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 323 - 5ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 324 - 90ordm Modo de Vibraccedilatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

32

Impulso das Terras 37

Os impulsos das terras foram simulados atraveacutes de uma carga triangular aplicada nos

muros da cave que delimitam o Edifiacutecio em todo o periacutemetro (ver Figura 325)

Figura 325 - Impulsos de terreno nos muros da cave

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

33

4 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA DE BETAtildeO ARMADO

Para o dimensionamento dos elementos de betatildeo armado foram retirados os esforccedilos do

modelo de caacutelculo e calculadas as armaduras longitudinais e transversais das lajes vigas

pilares e sapatas segundo os criteacuterios de dimensionamento definidos na Memoacuteria Descritiva

As lajes e as vigas foram dimensionadas a partir de tabelas elaboradas em folhas de caacutelculo

em ˝Excel˝ realizadas para este Projeto tendo-se utilizado tambeacutem o software de caacutelculo

˝Gala Reinforcement˝ para o dimensionamento orgacircnico das platibandas dos pilares e dos

muros da cave

Lajes 41

De um modo geral as lajes que constituem os pavimentos dos edifiacutecios soacute satildeo

dimensionadas para cargas verticais perpendiculares ao seu plano meacutedio sendo a resistecircncia

agraves accedilotildees horizontais garantida pelo esqueleto estrutural dos pilares e das vigas

411 Dimensionamento

O dimensionamento das lajes foi feito a partir dos esforccedilos envolventes de caacutelculo

determinados nas duas direccedilotildees principais para as combinaccedilotildees de accedilotildees mais desfavoraacuteveis

dos estados limites uacuteltimos

Os eixos principais das lajes satildeo os indicados na Figura 41

Figura 41 - Eixos Locais das Lajes

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

34

Os esforccedilos finais dos momentos de caacutelculo foram obtidos a partir dos seguintes criteacuterios

de combinaccedilatildeo

M11 ge 0 M+

Ed11 = M11 + |M12|

M11 lt 0 M-Ed11 = M11 - |M12|

M22 ge 0 M+

Ed22 = M22 + |M12|

M22 lt 0 M-Ed22 = M22 - |M12|

412 Lajes da Cobertura

4121 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Flexatildeo

Nas figuras seguintes satildeo indicados os momentos positivos e negativos para as

combinaccedilotildees envolventes mais desfavoraacuteveis das lajes da cobertura determinados no modelo

desenvolvido no ˝SAP2000˝

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 42 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 35

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Para as armaduras de flexatildeo respeitaram-se os criteacuterios de dimensionamento indicados na

Memoacuteria Descritiva

O Quadro 41 indica todos os paracircmetros e expressotildees necessaacuterias ao dimensionamento das

lajes do Edifiacutecio

Figura 43 - M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 44 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

36

Materiais

Armaduras de Flexatildeo Principais Armaduras de Distribuiccedilatildeo C2530

fck = 25 Mpa

b = 1m

h = 016 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 3 cm

d = 013 m

Lajes Combinaccedilotildees MEd

[kNmm] μ

ω Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras 02 As

[cm2m]

Asadotadodist

[cm2m]

Armaduras

L11 Env_ELU

M11Ed+ 3 0011 0011 053 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -15 0005 0005 027 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 25 0009 0009 044 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -5 0018 0018 089 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

L12 Env_ELU

M11Ed+ 8 0028 0029 144 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -5 0018 0018 089 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

L13 Env_ELU

M11Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -2 0007 0007 036 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -65 0023 0023 116 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

L14 Env_ELU

M11Ed+ 8 0028 0029 144 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -7 0025 0025 125 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

Quadro 41 - Armaduras de Flexatildeo das Lajes da Cobertura

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 37

4122 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Esforccedilo Transverso

O dimensionamento ao esforccedilo transverso das lajes da cobertura foi realizado com base

nos esforccedilos envolventes mais condicionantes tendo em a conta a resistecircncia do betatildeo ao

corte

Esforccedilos de Caacutelculo V23 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

O Quadro 42 resume as verificaccedilotildees realizadas para o esforccedilo transverso

Figura 45 - V23 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Transversos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

38

4123 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo de Fendilhaccedilatildeo

Em lajes com traccedilotildees axiais pouco significativas dispensa-se a verificaccedilatildeo da fendilhaccedilatildeo

4124 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo de Deformaccedilatildeo

As deformaccedilotildees maacuteximas em todas as lajes da cobertura satildeo inferiores agrave deformaccedilatildeo

admissiacutevel (δ lt L250)

413 Laje Teacuterrea

4131 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Flexatildeo

Os esforccedilos de caacutelculo para a determinaccedilatildeo das armaduras de flexatildeo satildeo os indicados nas

Figuras 46 a 48

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck =25 Mpa

b = 1m

h = 016 m

A500

fyk = 500Mpa

Rec= 3 cm

d = 013 m

Lajes Combinaccedilatildeo VEd

[kN] CRdc k ρ1 k1 σcp νmin

VRdc

[kN] Obs

L11 Env_ELU VEd23

+ 14 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -7 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

L12 Env_ELU VEd23

+ 41 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -33 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

L13 Env_ELU VEd23

+ 38 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -30 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

L14 Env_ELU

VEd23+ 25 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -11 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

Quadro 42 - Verificaccedilatildeo de Esforccedilo Transverso das Lajes da Cobertura

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 39

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 46 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 47 - M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

40

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

No Quadro 43 resume-se o dimensionamento da laje teacuterrea

Figura 48 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 41

Materiais

Armaduras de Flexatildeo Principais Armaduras de Distribuiccedilatildeo C2530

fck = 25 Mpa

b = 1 m

h = 015 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 011 m

Lajes Combinaccedilotildees MEd

[kNm] 120641

120654

Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras 02 As

[cm2m]

Asadotadodist

[cm2m]

Armaduras

LT1 Env_ELU

M11Ed+ 5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

M11Ed- -5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

M22Ed+ 5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

M22Ed- -5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

Quadro 43 - Armaduras de Flexatildeo da Laje Teacuterrea

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

42

4132 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Esforccedilo Transverso

As figuras seguintes representam os diagramas das envolventes mais desfavoraacuteveis do

esforccedilo transverso empregues na verificaccedilatildeo de seguranccedila das lajes

Esforccedilos de Caacutelculo V23 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo V13 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

No Quadro 44 eacute feita a verificaccedilatildeo de seguranccedila da laje ao esforccedilo transverso

Figura 410 - V13 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Eforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Eforccedilos Transversos Negativos

Figura 49 - V23 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Eforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Eforccedilos Transversos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 43

Platibandas 42

421 Dimensionamento

O dimensionamento foi realizado tendo-se considerado os momentos fletores M11 M22 e

M12 e os esforccedilos axiais F11 e F22 de caacutelculo tendo as armaduras sido calculadas com recurso

ao ˝GaLa Reinforcement˝ a partir de aacutebacos de flexatildeo composta

A Figura 411 indica os eixos das lajes das platibandas

422 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Verticais e Horizontais

Nas Figuras seguintes estatildeo indicados esforccedilos das combinaccedilotildees envolventes maacuteximas e

miacutenimas de caacutelculo

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 1 m

h = 015 m

A500

fyk= 500Mpa

Rec= 4 cm

d = 011 m

Lajes Combinaccedilatildeo VEd

[kN] CRdc k ρ1 k1 σcp νmin

VRdc

[kN] Obs

LT1 Env_ELU VEd23

+ 23 012 2 0001 015 0 049 544 Verifica

VEd23- -13 012 2 0001 015 0 049 544 Verifica

Quadro 44 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila ao Esforccedilo Transverso da Laje Teacuterrea

Figura 411 - Eixos Locais das Platibandas

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

Alccedilado Tardoz Alccedilado Esquerdo

Alccedilado Direito Alccedilado Frontal

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

44

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 412 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 413 ndash M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 414 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 45

Esforccedilos de Caacutelculo F11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo F22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Armaduras horizontais e verticais

Na Figura 417 indica-se as armaduras resultantes dos caacutelculos efetuados

Figura 415 - F11 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 416 - F22 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 417 - Corte Transversal Tipo das Platibandas

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

46

423 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo da Fendilhaccedilatildeo

A fendilhaccedilatildeo foi tambeacutem analisada tendo-se constatado que as aberturas satildeo inferiores aos

maacuteximos regulamentares

Muros 43

431 Dimensionamento

O dimensionamento das paredes dos muros foi feito aos Estados Limites Uacuteltimos e de

Utilizaccedilatildeo tendo-se considerado os momentos fletores M11 M22 e M12 e os esforccedilos axiais F11

e F22 de caacutelculo

Na Figura 418 indica-se os eixos locais dos muros da cave

432 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Verticais e Horizontais

Nas Figuras 419 a 423 estatildeo indicados os esforccedilos das combinaccedilotildees envolventes maacuteximas

e miacutenimas necessaacuterios no caacutelculo das armaduras dos muros da cave

Figura 418 - Eixos Locais dos Muros da Cave

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

Alccedilado Esquerdo Alccedilado Tardoz

Alccedilado Direito Alccedilado Frontal

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 47

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

a)

b)

Figura 419 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 421 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 420 - M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

48

Esforccedilos de Caacutelculo F11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

Esforccedilos de Caacutelculo F22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Dimensionamento Orgacircnico

As paredes dos muros comportam-se como vigas-paredes e as armaduras satildeo as indicadas

na Figura 424

a) b)

Figura 423 - F22 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 422 - F11 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 424 - Identificaccedilatildeo das armaduras dos muros

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 49

Simbologia

As aacutereas das armaduras horizontais e verticais dos muros foram calculadas

independentemente nas duas direccedilotildees a partir dos esforccedilos de caacutelculo F11 + M11 e F22 + M22

tal como mostram os aacutebacos das Figuras 425 a 428

Muros do Alccedilado Frontal

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

Armaduras Muros do Alccedilado Lateral Direito

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

ndash Armaduras horizontais superiores e inferiores

ndash Armaduras horizontais

ndash Armaduras verticais

Figura 425 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Frontal

Figura 426 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Lateral Direito

B A+C

B A+C

A

B

C

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

50

Muros do Alccedilado Lateral Esquerdo

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

Muros do Alccedilado Tardoz

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

No Quadro 45 indica-se um quadro resumo das armaduras dos muros

Figura 427 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Lateral Esquerdo

Figura 428 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Tardoz

B

B

A+C

A+C

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 51

Quadro 45 - Armaduras dos Muros

Materiais

Armaduras

Armaduras C2530

fck = 25Mpa

b = 012 m

h = 11 m

A500

fyk =500Mpa

Rec = 4cm

d = 181m

Secccedilotildees Faces

Esforccedilos

de

Caacutelculo

Ashmin

[cm2m]

Ashadotada

[cm2m]

Armaduras

Esforccedilos

de

Caacutelculo

Asvmin

[cm2m]

Asv adotada

[cm2m] Armaduras

Alccedilado

Frontal

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

Alccedilado

Lateral

Direito

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

Alccedilado

Esquerdo

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

Alccedilado

Tardoz

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

433 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Transversais

As figuras seguintes representam os diagramas de esforccedilos transversos mais desfavoraacuteveis

de todos os muros na verificaccedilatildeo ao esforccedilo transverso

Esforccedilos de Caacutelculo V23 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 429 - V23 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Transversos Negativos

B A+C

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

52

Esforccedilos de Caacutelculo V13 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

O Quadro seguinte apresenta a verificaccedilatildeo do esforccedilo transverso resistente maacuteximo das

paredes dos muros

Quadro 46 - Verificaccedilatildeo do Esforccedilo Transverso Resistente Maacuteximo

Materiais

Esforccedilo Transverso Resistente Maacuteximo

C2530

fck= 25 Mpa

b = 025m

h= 185 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 181 m

Muros Combinaccedilatildeo VEd

[kN] acw ν

θ [deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

p1 ENV_ELU 70 1 054 45 1833 Verifica

Na Figura 431 indica-se as armaduras adotadas na secccedilatildeo das paredes dos muros

Figura 431 - Armaduras das Paredes

Figura 430 - V13 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Transversos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 53

434 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo da Fendilhaccedilatildeo

O controlo da fendilhaccedilatildeo foi realizado atraveacutes do programa ˝Gala Reinforcement˝ tendo-

se determinado as dimensotildees maacuteximas das fendas com base nos esforccedilos mais

condicionantes

Em que

es ndash extensatildeo meacutedia dos varotildees

ec ndash extensatildeo do betatildeo

Srm ndash espaccedilamento meacutedio entre fendas

Wm ndash espessura meacutedia das aberturas ao eixo dos varotildees

Wk ndash espessura de caacutelculo das aberturas ao eixo dos varotildees

Ws ndash espessura de caacutelculo das aberturas agrave face da secccedilatildeo

Vigas da Cobertura 44

441 Dimensionamento

O dimensionamento orgacircnico foi realizado a partir de folhas de caacutelculo em ˝Excel˝

recorrendo tambeacutem ao software ˝Gala Reinforcement˝ com base nos esforccedilos de caacutelculo

A Figura 433 indica os eixos locais das vigas

Figura 432 - Controlo de Fendilhaccedilatildeo nos Muros (025 m x 185 m)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

54

442 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Flexatildeo

O dimensionamento em relaccedilatildeo ao estado limite uacuteltimo de flexatildeo de todas as vigas estaacute

resumido no Quadro 47

Na Figura 434 representa-se os diagramas dos momentos fletores referentes agraves

envolventes das combinaccedilotildees de accedilotildees mais desfavoraacuteveis

Figura 434 - Envolvente dos Momentos Fletores das Vigas da Cobertura

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

Figura 433 - Eixos Locais das Vigas

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 55

Materiais

Armaduras de Flexatildeo das Vigas da Cobertura C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Combinaccedilatildeo

MEd

[kNm] μ ω

Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras

V11 385

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-4709 00216 00219 166 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1539 00071 00071 054 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -4858 00223 00226 171 268 84 339 3ϕ12

V121 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-7596 00349 00355 269 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1763 00081 00081 062 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5770 00265 00269 204 268 84 339 3ϕ12

V122 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6023 00277 00280 213 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1229 00099 00100 076 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5770 00284 00288 218 268 84 339 3ϕ12

V123 385

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6023 00277 00280 213 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1027 00047 00047 036 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7846 00360 00367 279 268 84 339 3ϕ12

V131 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-5766 00265 00268 204 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1828 00084 00084 064 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7890 00362 00369 280 268 84 339 3ϕ12

V132 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6177 00284 00288 218 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1262 00058 00058 044 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5766 00265 00268 204 268 84 339 3ϕ12

V133 385

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-8000 00367 00374 284 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 2164 00099 00100 076 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -6177 00284 00288 218 268 84 339 3ϕ12

Quadro 47 - Vigas da Cobertura ndash Armaduras de Flexatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

56

Materiais

Armaduras de Flexatildeo das Vigas da Cobertura C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Combinaccedilatildeo

MEd

[kNm] μ ω

Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras

V141 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-9032 00415 00424 322 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1929 00089 00089 068 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7213 00331 00337 256 268 84 339 3ϕ12

V142 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-7213 00331 00337 256 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1930 00089 00089 068 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -9120 00419 00428 325 268 84 339 3ϕ12

V15 796

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6028 00277 00281 213 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 9169 00421 00430 327 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5622 00258 00262 199 268 84 339 3ϕ12

V161 796

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-11961 00549 00565 429 268 84 452 4ϕ12

12Vatildeo 9150 00420 00429 326 268 84 452 4ϕ12

Apoio Direito -5176 00238 00241 183 268 84 452 4ϕ12

V162 241

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-5694 00261 00265 201 268 84 452 4ϕ12

12Vatildeo -3294 00151 00152 116 268 84 452 4ϕ12

Apoio Direito -11961 00549 00565 429 268 84 452 4ϕ12

V171 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-7325 00336 00342 260 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1723 00079 00079 060 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -6465 00297 00301 229 268 84 339 3ϕ12

V172 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6465 00297 00301 229 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 961 00044 00044 034 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5271 00242 00245 186 268 84 339 3ϕ12

V173 241

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-5271 00242 00245 186 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 502 00023 00023 018 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7007 00322 00327 248 268 84 339 3ϕ12

Quadro 47 - Vigas da Cobertura ndash Armaduras de Flexatildeo (cont)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 57

443 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Esforccedilo Transverso

O dimensionamento das armaduras de corte foi realizado com base na envolvente dos

esforccedilos transversos maacuteximos indicada na Figura 435 a partir de um conjunto de folhas de

caacutelculo em ˝Excel˝

Os resultados estatildeo indicados nos Quadros 48 e 49

Materiais

Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Comb

VEd

[kN]

acw ν θ

[deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

V11 385

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-4766 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 1522 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 4526 1 054 45 802 Verifica

V121 335

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6468 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo -2996 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6141 1 054 45 802 Verifica

V122 335

Apoio

Esquerdo ENV_

ELU

-5624 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2199 1 054 45 802 Verifica

Apoio Direito 5553 1 054 45 802 Verifica

V123 385

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6093 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2494 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 7081 1 054 45 802 Verifica

Quadro 48 - Dimensionamento ao Esforccedilo Transverso das Vigas da Cobertura

Figura 435 - Envolvente dos Esforccedilos Transversos das Vigas da Cobertura

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

58

Materiais

Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Comb

VEd

[kN]

acw ν θ

[deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

V131 335

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6129 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 3131 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6738 1 054 45 802 Verifica

V132 335

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-647 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2234 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 5427 1 054 45 802 Verifica

V133 385

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-7593 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 1998 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6288 1 054 45 802 Verifica

V141 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-7895 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2203 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 7624 1 054 45 802 Verifica

V142 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-7592 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2305 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 7927 1 054 45 802 Verifica

V15 796

Apoio

Esquerdo ENV_

ELU

-5985 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo -693 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6202 1 054 45 802 Verifica

V161 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-10117 1 054 46 802 Verifica

12Vatildeo -10996 1 054 47 802 Verifica

Apo Direito 6350 1 054 48 802 Verifica

V162 241

Ap Esquerdo ENV_

ELU

5268 1 054 49 802 Verifica

12Vatildeo -684 1 054 50 802 Verifica

Ap Direito 8788 1 054 51 802 Verifica

V171 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6557 1 054 52 802 Verifica

12Vatildeo -1933 1 054 53 802 Verifica

Ap Direito 6997 1 054 54 802 Verifica

V172 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6399 1 054 55 802 Verifica

12Vatildeo -1365 1 054 56 802 Verifica

Ap Direito 4762 1 054 57 802 Verifica

V173 241

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6328 1 054 58 802 Verifica

12Vatildeo -4398 1 054 59 802 Verifica

Ap Direito 6576 1 054 60 802 Verifica

Quadro 48 - Dimensionamento ao Esforccedilo Transverso das Vigas da Cobertura (cont)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 59

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas Secccedilotildees Combinaccedilatildeo ρwmin

min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m] max

swA

s

[cm2m]

sw

adoptado

A

s

[cm2m]

Nordm

Ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m)]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

slmaacutex

[mm]

stmaacutex

[mm] Estribos

V11

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 185 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 059 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 175 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V121

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 250 3105 250 2 13 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 116 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 238 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V122

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 218 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 085 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 215 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V123

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 236 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 097 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 274 3105 274 2 14 201 495 495 ϕ8025

V131

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 237 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 121 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 261 3105 261 2 13 201 495 495 ϕ8025

V132

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 251 3105 251 2 13 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 087 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 210 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V133

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 294 3105 294 2 15 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 077 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 243 3105 243 2 12 201 495 495 ϕ8025

Quadro 49 - Armaduras de Esforccedilo Transverso nas Vigas da Cobertura

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

60

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck= 25 Mpa

b= 03 m

h= 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas Secccedilotildees Combinaccedilatildeo ρwmin min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m]

max

swA

s

[cm2m

]

sw

adoptado

A

s

[cm2m]

Nordm

ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m

]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

slmaacutex

[mm]

stmaacutex

[mm] Estribos

V141

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 306 3105 306 2 15 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 085 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 295 3105 295 2 15 201 495 495 ϕ8025

V142

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 294 3105 294 2 15 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 089 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 307 3105 307 2 15 201 495 495 ϕ8025

V15

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 232 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 027 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 240 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V161

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 406 3105 406 2 20 251 495 495 ϕ802

12Vatildeo 00008 240 046 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 273 3105 273 2 14 201 495 495 ϕ8025

V162

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 235 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 032 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 420 3105 420 2 21 251 495 495 ϕ8025

V171

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 325 3105 325 2 16 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 099 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 373 3105 373 2 19 201 495 495 ϕ8025

V172

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 354 3105 354 2 18 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 078 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 284 3105 284 2 14 201 495 495 ϕ8025

Quadro 49 - Armaduras de Esforccedilo Transverso nas Vigas da Cobertura (cont)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 61

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4cm

d = 066 m

Vigas Secccedilotildees Combinaccedilatildeo ρwmin

min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m]

max

swA

s

[cm2m]

sw

adoptado

A

s

[cm2m]

nordm ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

slmaacutex

[mm]

stmaacutex

[mm]

Estribos

V173

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 392 3105 392 2 20 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 283 3105 283 2 14 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 441 3105 441 2 22 251 495 495 ϕ8025

Quadro 49 - Armaduras de Esforccedilo Transverso nas Vigas da Cobertura (cont)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

62

444 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo - Fendilhaccedilatildeo

O dimensionamento aos estados limites de fendilhaccedilatildeo foi efetuado aplicando os criteacuterios

do EC2 atraveacutes de uma folha de caacutelculo em ˝Excel˝ e recorrendo tambeacutem ao software ˝Gala

Reinforcement˝

Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo

Materiais

Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo C2530

fck = 25 Mpa

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

Viga Combinaccedilatildeo fcteff

[MPa] kc k

Act

[cm2m]

Asmins

[cm2m]

V030mx070m ENV_ELU 26 04 1 1050 218

Conclusatildeo Todas as armaduras longitudinais das vigas da cobertura tecircm armaduras

superiores agrave armadura miacutenima de fendilhaccedilatildeo

Espaccedilamentos Maacuteximos dos Varotildees

O limite maacuteximo de abertura de fendas wmax natildeo pode ser superior a 03 mm uma vez que

todas as vigas satildeo da classe de exposiccedilatildeo XC2

A verificaccedilatildeo das aberturas das fendas foi realizada nas secccedilotildees dos apoios das vigas

Na Figura 436 estaacute indicada a verificaccedilatildeo para a secccedilatildeo mais desfavoraacutevel de uma das

vigas tendo-se verificado que a abertura maacutexima eacute de 0279 mm inferior ao valor maacuteximo

admissiacutevel

445 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Deformaccedilatildeo

Uma vez que as vigas foram dimensionadas de modo a satisfazerem os limites vatildeoaltura

de acordo com o EC2 considera-se que as flechas natildeo excedem os limites estabelecidos

Quadro 410 - Vigas de Coberturas - Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo

Figura 436 - Estado Limite de Fendilhaccedilatildeo na Secccedilatildeo do Apoio de uma das Vigas

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 63

Nota Em relaccedilatildeo agraves vigas de fundaccedilatildeo do Edifiacutecio o dimensionamento encontra-se no Anexo I

Pilares 45

451 Dimensionamento

Os pilares foram dimensionados a partir da anaacutelise direta dos ficheiros de resultados dos

esforccedilos NEdx + MEy + MEdz para as combinaccedilotildees mais desfavoraacuteveis determinados no

˝SAP2000˝ em relaccedilatildeo aos estados limites uacuteltimos

O dimensionamento orgacircnico foi feito com recurso agraves expressotildees das secccedilotildees sujeitas agrave

flexatildeo desviada com compressatildeo e ou traccedilatildeo a partir do software ˝Gala Reinforcement˝

considerando para os materiais o betatildeo da classe C2530 e o accedilo das armaduras ordinaacuterias

A500NR

De modo a facilitar o dimensionamento dos pilares criaram-se diferentes grupos com base

nos esforccedilos da mesma ordem de grandeza

a)

b)

Pilares Grupos

Secccedilotildees

[m x m] h

[m] a b

P11

A

035 035 185

P12 035 035 185

P13 035 035 185

P14 035 035 185

P15

B

035 035 185

P16 035 035 185

P17 035 035 185

P18 035 035 185

P19 C

035 035 185

P110 035 035 185

P111 D

035 035 185

P112 035 035 185

Figura 437 - Identificaccedilatildeo dos Grupos de Pilares ndash a) Vista em 3D b) Vista em Planta

Quadro 411 - Grupos e Geometria dos Pilares

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

64

452 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Longitudinais

O dimensionamento foi realizado de modo a verificar se os esforccedilos de caacutelculo para as

combinaccedilotildees de accedilotildees dos estados limites uacuteltimos mais condicionantes eram inferiores agrave

capacidade resistente das secccedilotildees previamente arbitradas (geometria e armaduras)

Os quadros e graacuteficos seguintes resumem o estudo das secccedilotildees dos diferentes grupos de

pilares a partir dos esforccedilos determinados no ˝SAP2000˝ tendo-se recorrido ao ˝Gala

Reinforcement˝ e tambeacutem a folhas elaboradas em ˝Excel˝ para as diferentes verificaccedilotildees

Pilares do Grupo A

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

Quadro 413 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo A

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 1587 kN (Compressatildeo)

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 2315 kN (Compressatildeo)

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wxx2) -15870 4007 1825

ELUT+

(Wy2) -23154 1643 712

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armadura

adotada

035 m x 035 m 245 905 49 8ϕ12

Figura 438 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N= - 1587 kN b) N= - 2315 kN

Quadro 412 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo A

Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 65

Pilares do Grupo B

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

Quadro 415 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo B

Pilares do Grupo C

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 804 kN (Compressatildeo)

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wxx1) -8040 -2080 3922

ELUT+(Wyy1) -10220 -3626 -3583

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armadura

adotada

035 m x 035 m 245 905 49 8ϕ12

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wyy1) -14467 -1189 1836

ELUE1y -10730 7014 1452

Quadro 414 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo B

Figura 439 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 804 kN b) N = - 1022 kN

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100M

z

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 1022 kN (Compressatildeo)

Quadro 416 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo C

Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

66

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

Quadro 417 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo C

Pilares do Grupo D

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armadura

adotada

035 m x 035 m 245 1257 49 4ϕ16+4ϕ12

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wyy1) -11142 -1273 -2928

ELUE1y -9015 1804 937

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 1073 kN (Compressatildeo)

Quadro 418 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo D

Figura 441 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 11142 kN b) N = - 9015 kN

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 mx 035m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 11142 kN (Compressatildeo)

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 mx 035m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 9015 kN (Compressatildeo)

-80

-40

0

40

80

-80 -40 0 40 80

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 14467 kN (Compressatildeo)

Figura 440 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 14467 kN b) N = - 1073 kN

Capacidade

Resistente Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 67

Quadro 419 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo D

Nota As armaduras consideradas para todos os pilares verificam a seguranccedila aos estados

limites uacuteltimos de flexatildeo composta

453 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Transversais (Cintas)

A partir dos esforccedilos transversos maacuteximos das combinaccedilotildees dos estados limites uacuteltimos

foram realizados os caacutelculos para o dimensionamento das armaduras transversais de acordo

com os elementos indicados nos Quadros 420 e 421

Quadro 420 - Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo

Materiais Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo

C2530

fck = 25 Mpa

b = 035 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

Pilares Secccedilotildees

VEdy

[kN]

VEdz

[kN]

acw ν θ [deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

PA 035m x 035m 2348 4087 1 054 45 439 Verifica

PB 035m x 035m 3741 3851 1 054 45 439 Verifica

PC 035m x 035m 1739 1301 1 054 45 439 Verifica

PD 035m x 035m 4596 3133 1 054 45 439 Verifica

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armaduras

adotadas

035 m x 035 m 245 1257 49 4ϕ16+4ϕ12

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

68

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4cm

Grupos

de Pilares Secccedilotildees

ρwmin

min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m]

max

swA

s

[cm2m]

[cm2m]

Nordm

Ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

sclmaacutex

[mm] Estribos

PA 035m x 035m 00008 280 337 3623 337 2 17 335 160 ϕ8015

PB 035m x 035m 00008 280 319 3623 319 2 16 335 160 ϕ8015

PC 035m x 035m 00008 280 154 3623 154 2 14 335 160 ϕ8015

PD 035m x 035m 00008 280 421 3623 421 2 21 335 160 ϕ8015

A Figura 442 representa a pormenorizaccedilatildeo das armaduras nos pilares

Quadro 421 - Cintas nos Pilares

Figura 442 - Armaduras nos Pilares

8ϕ12

Cintas ϕ8015

sw

adoptado

A

s

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 69

454 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo - Fendilhaccedilatildeo

Os estados limites de fendilhaccedilatildeo dos pilares foram analisados pelo ˝Gala Reinforcement˝

e tambeacutem em folhas de caacutelculo em ˝Excel˝

Armaduras Miacutenimas de Fendilhaccedilatildeo

Materiais

Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo C2530 fck= 25Mpa

A500 fyk= 500Mpa

Grupos

de

Pilares

fcteff

[MPa] kc k

Act

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

PA 26 04 1 613 127

PB 26 04 1 613 127

PC 26 04 1 613 127

PD 26 04 1 613 127

Nota Todas as armaduras longitudinais dos pilares tecircm uma armadura superior agrave armadura

miacutenima de fendilhaccedilatildeo verificando assim o estado limite de fendilhaccedilatildeo

Espaccedilamento Maacuteximos dos Varotildees

O limite maacuteximo de abertura de fendas wmax considerado foi de 03 mm uma vez que os

pilares da estrutura pertencem agrave classe de exposiccedilatildeo XC2

A verificaccedilatildeo das aberturas das fendas foi realizada nas secccedilotildees dos pilares conforme

indicado na Figura 442

Quadro 422 - Armaduras Miacutenimas de Fendilhaccedilatildeo dos Pilares

Figura 443 - Estado Limite de Fendilhaccedilatildeo nas Secccedilotildees dos Pilares

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

70

Sapatas 46

461 Dimensionamento

As sapatas foram calculadas segundo os criteacuterios gerais definidos na Memoacuteria Descritiva

De acordo com o que foi referido no preacute-dimensionamento os momentos fletores dos

pilares satildeo absorvidos diretamente pelas vigas de fundaccedilatildeo

As sapatas foram dimensionadas para as combinaccedilotildees raras e apenas para os esforccedilos

axiais provenientes da superestrutura a que se juntaram tambeacutem os pesos proacuteprios e da terra

sobre as sapatas

O caacutelculo das armaduras foi feito pelo Meacutetodo de Labelle a partir das seguintes expressotildees

462 Estados Limites Uacuteltimos ndash Resistecircncia agrave Rotura por Corte

Os Quadros 423 424 e 425 resumem todas verificaccedilotildees realizadas no caacutelculo das

sapatas

( )

8 ( )

tsd x osx bsd

syd syd

F A aA N

f B d f B

(Eq 41)

( )

8 ( )

tsd y osy bsd

syd syd

F B aA N

f B d f A

(Eq 42)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 71

Quadro 423 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila do Solo ndash Combinaccedilotildees Siacutesmicas

Sapatas

Betatildeo C2530

fcd = 167 Mpa

Accedilo A500

fyd = 435 Mpa Peso

de

Terra

[kN]

Peso

da

Sapata

[kN]

Combinaccedilatildeo Siacutesmica

Verificaccedilatildeo

Geometria Combinaccedilatildeo

Siacutesmica

A

[m]

B

[m]

H

[m]

H1

[m]

ao

[m]

bo

[m] Combinaccedilotildees

F3

[kN]

Nb

[kN] σsolo

[kNm2]

2σadm

[kNm2] σsolo le 2σadm Raacutecio

S11 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 10156 11847 7582 500 Verifica 015

S12 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 18417 20107 12868 500 Verifica 026

S13 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 19366 21056 13476 500 Verifica 027

S14 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 11036 12726 8145 500 Verifica 016

S15 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 16485 18175 11632 500 Verifica 023

S16 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 16372 18062 11560 500 Verifica 023

S17 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 10002 11692 7483 500 Verifica 015

S18 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 19535 21225 13584 500 Verifica 027

S19 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 25289 26980 17267 500 Verifica 035

S110 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 14129 15819 10124 500 Verifica 020

S21 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 4341 6032 3860 500 Verifica 008

S22 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 7219 8909 5702 500 Verifica 011

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

72

Quadro 424 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila do Solo ndash Combinaccedilotildees Raras

Sapatas

Betatildeo C2530

fcd = 167 MPa

Accedilo A500

fyd = 435 MPa Peso

de

Terra

[kN]

Peso

das

Sapata

s

[kN]

Combinaccedilatildeo Rara Verificaccedilatildeo

Geometria Combinaccedilatildeo Rara

A

[m]

B

[m]

H

[m]

H1

[m]

ao

[m]

bo

[m] Combinaccedilotildees

F3

[kN]

Nb

[kN]

σsolo

[kNm2]

σadm

[kNm2]

σsolole σadm Raacutecio

S11 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wxx1) 12505 14196 9085 250 Verifica 036

S12 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wyy1) 18620 20310 12999 250 Verifica 052

S13 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wyy1) 19575 21265 13610 250 Verifica 054

S14 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wyy1) 13704 15394 9852 250 Verifica 039

S15 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wxx1) 16775 18465 11817 250 Verifica 047

S16 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wyy1) 16850 18540 11865 250 Verifica 047

S17 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wy1) 12393 14083 9013 250 Verifica 036

S18 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wx1) 19613 21303 13634 250 Verifica 055

S19 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wyy1) 27681 29371 18797 250 Verifica 075

S110 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_Wx1(T-) 14548 16238 10393 250 Verifica 042

S111 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T+(Wy1) 6943 8634 5525 250 Verifica 022

S112 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T+(Wy1) 11365 13055 8355 250 Verifica 033

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 73

Sapatas

Peso

das

Sapatas

[kN]

Peso

de

Terra

[kN]

Esforccedilos da Estrutura Armaduras Direccedilatildeo X Armaduras Direccedilatildeo Y

Combinaccedilatildeo

Siacutesmica

Combinaccedilatildeo

Fundamental

Comb

Siacutesmica

Comb

Fund ArmX

Comb

Siacutesmica

Comb

Fund ArmY

Comb

(ELU)

F3

[kN]

Nbsd

[kN]

Comb

(ELU)

F3

[kN]

Nbsd

[kN]

Asxcalculo

[cm2m]

Asxcalculo

[cm2m]

Asy calculo

[cm2m]

Asy calculo

[cm2m]

S11 1172 518 E1x 10156 11847 T-(Wxx1) 17666 19357 091 148 ϕ12015 091 148 ϕ12015

S12 1172 518 E1x 18417 19588 SC1+SC2

(T+)

25289 26980 150 207 ϕ12015 150 207 ϕ12015

S13 1172 518 E1x 19366 20538 SC1+SC2

(T+)

25289 26980 157 207 ϕ12015 157 207 ϕ12015

S14 1172 518 E1x 11036 12208 T-(Wyy1) 19305 20996 094 161 ϕ12015 094 161 ϕ12015

S15 1172 518 E1x 16485 17657 SC1+SC2

(T+)

22669 24359 135 187 ϕ12015 135 187 ϕ12015

S16 1172 518 E1x 16372 17544 SC1+SC2

(T+)

22832 24523 134 188 ϕ12015 134 188 ϕ12015

S17 1172 518 E1x 10002 11174 T-(Wy1) 17664 19354 086 148 ϕ12015 086 148 ϕ12015

S18 1172 518 E1x 19535 20707 SC1+SC2

(T+)

26381 28071 159 215 ϕ12015 159 215 ϕ12015

S19 1172 518 E1x 25289 26461 T-(Wyy1) 37752 39442 203 302 ϕ12015 203 302 ϕ12015

S110 1172 518 E1x 14129 15301 SC2

(Wx1T-)

19716 21406 117 164 ϕ12015 117 164 ϕ12015

S111 1172 518 E1x 4341 5513 T+(Wy1) 10247 11937 042 091 ϕ12015 042 091 ϕ12015

S112 1172 518 E1x 7219 8390 T+(Wy1) 16327 18017 064 138 ϕ12015 064 138 ϕ12015

Quadro 425 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila das Sapatas

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

75

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

O dimensionamento da estrutura do piso metaacutelico consistiu na verificaccedilatildeo de seguranccedila

dos pilares e das vigas que formam esta estrutura a partir dos esforccedilos de caacutelculo

determinados no ˝SAP2000˝

Foram realizadas todas as verificaccedilotildees de seguranccedila para as secccedilotildees transversais e para os

elementos conforme o EC3

Recorreu-se tambeacutem ao programa ˝SemiComp˝ e a folhas de caacutelculo em ˝Excel˝ de modo

a comparar os resultados obtidos nas diversas verificaccedilotildees

O piso metaacutelico eacute constituiacutedo por um esqueleto formado por pilares e vigas principais com

perfis IPE100 e vigas secundaacuterias cujos perfis satildeo T50x6

Todo este conjunto estaacute ligado por um pavimento em accedilo em chapa xadrez 57 mm

Dimensionamento 51

511 Caracteriacutesticas Geomeacutetricas e Propriedades das Secccedilotildees Transversais

A verificaccedilatildeo da resistecircncia das secccedilotildees foi realizada a partir das caracteriacutesticas

geomeacutetricas dos perfis com base nas informaccedilotildees recolhidas na tabela de perfis laminados da

˝Arbed˝

Nos Quadros 51 e 52 indicam-se as carateriacutesticas geomeacutetricas dos perfis metaacutelicos

utilizados

Figura 51 - Vista em 3D do Piso Metaacutelico

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

76

Quadro 51 - Propriedades e Caracteriacutesticas Geomeacutetricas - Perfil IPE 100

fy

[MPa]

E

[MPa]

G

[kgm]

L

[m]

h

[mm]

b

[mm]

tw

[mm]

tf

[mm]

A

[mm2]

r

[mm]

235 210 81 168 100 55 41 57 1032 7

Eixo de Maior ineacutercia y-y Eixo de Menor Ineacutercia z-z Iy

[cm4]

Wely

[cm3]

Wply

[cm3]

iy

[cm]

Avz

[cm2]

Iz

[cm4]

Welz

[cm3]

Wplz

[cm3]

iz

[cm]

Avy

[cm2]

It

[cm4]

Iw

[cm6]

171 342 3941 407 508 1592 579 915 124 508 12 350

Quadro 52 - Propriedades e Carateriacutesticas Geomeacutetricas - Perfil T50x6

fy

[MPa]

E

[MPa]

G

[kgm]

L

[m]

h

[mm]

b

[mm]

s = t

[mm]

r

[mm]

A

[mm2]

235 210 444 06 50 50 6 6 564

Eixo x-x Eixo y-y

_ Ix

[cm4]

IxVx

[cm3]

ix

[cm]

Iy

[cm4]

IyVy

[cm3]

iy

[cm]

121 336 146 606 242 103

512 Classificaccedilatildeo da Classe das Secccedilotildees Transversais

Os Quadros 53 e 54 referem todos os passos empregues na classificaccedilatildeo das classes das

secccedilotildees transversais

Material Classificaccedilatildeo do Banzo Classificaccedilatildeo da Alma Classe agrave

Flexatildeo

+ Compressatildeo Accedilo S235 JR

fy = 235 MPa

ɛ= 1

c

[mm] c tf 9 ɛ

c

[mm] c tw 33 ɛ

1845 32 9 Banzo da

Classe 1 746 182 33

Alma da

Classe 1 1

Quadro 54 - Classificaccedilatildeo das Secccedilotildees do Perfil T50 x 6

Material Classificaccedilatildeo do Banzo Classificaccedilatildeo da Alma Classe agrave

Flexatildeo Accedilo 235 JR

fy = 235 MPa

ɛ= 1

c

[mm] c t 9 ɛ

c

[mm] c t 33 ɛ

16 27 10 Banzo da

Classe 1 38 63 33

Alma da

Classe 1 1

Quadro 53 - Classificaccedilatildeo das Secccedilotildees do Perfil IPE 100

f

c9 ε

t

w

c33 ε

t

f

c9 ε

t

w

c33 ε

t

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 77

Dimensionamento das Secccedilotildees Transversais e dos Elementos dos Pilares e das 52

Vigas

Os elementos que constituem os pilares e as vigas foram dimensionados recorrendo aos

processos indicados no Quadro 55

Quadro 55 - Processos utilizados no dimensionamento da Estrutura Metaacutelica

Processos de Caacutelculo Resistecircncia das Secccedilotildees

Transversais

Resistecircncia dos

Elementos

1 ndash Folha de Caacutelculo

em ˝Excel˝

Esforccedilo Axial de Compressatildeo

Momento Fletor e Esforccedilo

Transverso

Flexatildeo Composta

Flexatildeo Desviada

Flexatildeo Composta com

Esforccedilo Transverso

Encurvadura por

Compressatildeo

Encurvadura Lateral

Flexatildeo Composta

com Compressatildeo

2 ndash ˝SAP 2000˝

3 ndash ˝SemiComp˝

(+˝LTBeam˝)

4 ndash Comparaccedilatildeo dos

Resultados

Dimensionamento dos Pilares IPE 100 53

Estados Limites Uacuteltimos - Verificaccedilatildeo da Resistecircncia das Secccedilotildees e dos Elementos

mais solicitados

Foi realizada uma anaacutelise aos estados limites uacuteltimos dos perfis IPE100 que constituem os

montantes da estrutura metaacutelica tendo-se escolhido o pilar com maior raacutecio obtido no

programa de elementos finitos

No Quadro 56 apresentam-se os raacutecios de todos os pilares para a combinaccedilatildeo

condicionante dos estados limites uacuteltimos

Quadro 56 - Raacutecios dos Pilares

Nordm

Barra Perfil Tipo Combinaccedilotildees Raacutecio

537 IPE100 Pilar ELU 037

549 IPE100 Pilar ELU 034

528 IPE100 Pilar ELU 033

582 IPE100 Pilar ELU 032

534 IPE100 Pilar ELU 032

562 IPE100 Pilar ELU 030

552 IPE100 Pilar ELU 029

525 IPE100 Pilar ELU 028

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

78

Quadro 56 - Raacutecios dos Pilares (cont)

Nordm

Barra Perfil Tipo Combinaccedilotildees Raacutecio

585 IPE100 Pilar ELU 028

565 IPE100 Pilar ELU 026

513 IPE100 Pilar ELU 025

517 IPE100 Pilar ELU 025

515 IPE100 Pilar ELU 024

541 IPE100 Pilar ELU 022

545 IPE100 Pilar ELU 022

520 IPE100 Pilar ELU 022

532 IPE100 Pilar ELU 022

554 IPE100 Pilar ELU 022

539 IPE100 Pilar ELU 022

558 IPE100 Pilar ELU 021

533 IPE100 Pilar ELU 021

524 IPE100 Pilar ELU 021

504 IPE100 Pilar ELU 021

543 IPE100 Pilar ELU 021

522 IPE100 Pilar ELU 021

556 IPE100 Pilar ELU 021

502 IPE100 Pilar ELU 020

478 IPE100 Pilar ELU 020

490 IPE100 Pilar ELU 019

560 IPE100 Pilar ELU 019

547 IPE100 Pilar ELU 019

530 IPE100 Pilar ELU 019

506 IPE100 Pilar ELU 018

482 IPE100 Pilar ELU 017

480 IPE100 Pilar ELU 017

481 IPE100 Pilar ELU 017

487 IPE100 Pilar ELU 017

498 IPE100 Pilar ELU 017

580 IPE100 Pilar ELU 017

496 IPE100 Pilar ELU 016

493 IPE100 Pilar ELU 015

477 IPE100 Pilar ELU 015

574 IPE100 Pilar ELU 010

579 IPE100 Pilar ELU 008

567 IPE100 Pilar ELU 007

571 IPE100 Pilar ELU 007

569 IPE100 Pilar ELU 007

572 IPE100 Pilar ELU 006

483 IPE100 Pilar ELU 006

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 79

Esforccedilos de Caacutelculo para a combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel

Os esforccedilos de caacutelculo do pilar com maior raacutecio correspondente agrave combinaccedilatildeo mais

desfavoraacutevel estatildeo indicados na Figura 53 e no Quadro 57

Diagramas de Esforccedilos de Caacutelculo

NEd

[kN]

MyEd

[kNm]

MzEd

[kNm]

VyEd

[kN]

VzEd

[kN]

Quadro 57 - Esforccedilos de Caacutelculo mais desfavoraacuteveis na secccedilatildeo do Pilar

Esforccedilos Atuantes de Caacutelculo

NED

[kN]

MyED

[kNm]

MzED

[kNm]

VyEd

[kN]

VzEd

[kN]

-2676 -013 -012 -007 -008

Figura 53 - Diagramas de Esforccedilos de Caacutelculo

Figura 52 ndash Raacutecios de Dimensionamento da Combinaccedilatildeo mais condicionante do pilar IPE100

˝SAP 2000˝

Nordm

Barra Perfil Tipo Comb Raacutecio

537 IPE100 Pilar ELU 037

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

80

531 Processos de Caacutelculo

1ordm Processo - Dimensionamento pelas Folhas de Caacutelculo em ˝Excel˝

O dimensionamento em ˝Excel˝ permitiu proceder agraves seguintes verificaccedilotildees

Resistecircncia das Secccedilotildees Transversais

Quadro 58 ndash Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Axial de Compressatildeo

Quadro 59 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo

Quadro 510 - Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Transverso

Esforccedilo Transverso

Eixo y-y Eixo z-z Encurvadura por Esforccedilo

Transverso

VyEd

[kN]

VplyRd

[kN]

VzED

[kN]

VplzRd

[kN]

ɛ η

007 6892 0001 Verifica 008 6895 0001 Verifica 244 1 1 72 Verifica

Esforccedilo Axial de Compressatildeo

NED(-)

[kN]

NcRd

[kN]

2676 24252 011 Verifica

Momento Fletor

Eixo y-y Eixo z-z

MyED

[kNm]

Mplrdy

[kNm]

yEd

cyRd

M

M

yEd

cyRd

10M

M

MzED

[kNm]

MplzRd

[kNm]

zEd

czRd

M

M

zEd

czRd

10M

M

013 926 001 Verifica 012 215 013 Verifica

Ed

cRd

N

N

Ed

cRd

10N

N

yEd

cyRd

V

V

yEd

cyRd

10V

V

zEd

czRd

V

V

zEd

czRd

10V

V

w

w

h

t

ε72 times

η

w

w

h ε 72 times

t η

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 81

Quadro 511 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Composta (M+N)

Flexatildeo Composta (M+N)

Eixo y-y Eixo z-z

1ordf Condiccedilatildeo 2ordf Condiccedilatildeo

Natildeo eacute

necessaacuterio

minorar o

MplRd

Natildeo eacute

necessaacuterio

minorar o

MplRd

025NplRd NEd le 025 NplRd

6063 Verifica 4818 Verifica 9261 0014 Verifica 9635 Verifica 215 006 Verifica

Quadro 512 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Desviada

Flexatildeo Composta com Esforccedilo Transverso (M+N+V)

Eixo y-y Eixo z-z

ρy

1ordf Condiccedilatildeo 2ordf Condiccedilatildeo Natildeo eacute necessaacuterio

minorar o MplRd n le 020 05VRd VEd le 05VRd

Natildeo eacute necessaacuterio

minorar o MplRd

025 NRd NEd le 025 NRd 05VRd VEd le 05VRd MNVyRd le MplyRd MNVzRd le MplzRd

1 6063 Verifica 3446 Verifica 926 Verifica 3447 Verifica 215

Flexatildeo Desviada

α = 5n 1 yEd zEd

NyRd NzRd

M M

M M

yEd zEd

NyRd NzRd

10M M

M M

2 1 0056 Verifica

w w

M0

05 h t

w wEd

M0

05 h t

γN

NyRd plyRd=M M

yEd

NyRd

M

M

yEd 10

NyRd

M

M w w y

M0

h t

γ

f w w yEd

M0

h t

γ

fN

NzRd plzRd=M M

zEd

NzRd

M

M

zEd10

NzRd

M

M

Quadro 513 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Composta com Esforccedilo Transverso (M+N+V)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

82

Elementos Uniformes Comprimidos - Colunas

Curva de Encurvadura Encurvadura segundo o Eixo mais Resistente y-y Encurvadura segundo o Eixo menos Resistente z-z

h

b

tf

[mm]

Curva

eixo

y-y

Curva

eixo

z-z

βA λ1 αy Lcry λy y

y y 02y

NbyRd

[kN]

Ed

byRd

10N

N αz Lcrz λz

z

z z z 02

NbRdz

[kN]

Ed

bzRd

10N

N

18 57 a b 1 939 021 168 413 044 062 094 Verifica 2285 Verifica 034 168 1355 14 175 036 Verifica 8831 Verifica

Elementos Uniformes em Flexatildeo - Resistecircncia agrave Encurvadura

Encurvadura Lateral

Tipo de

diagrama de

Momentos em y

kz C1 Mcr

[kNm]

Wy

[cm3] LT

LT0

LT LT0

h

b

Curva de

Encurv

Lateral

αLT β LT LT

MbRdy

[kNm]

Ed

bRdy

10M

M

10 188 23 3941 064 04

Com risco de

bambeamento 182 b 034 075 070 090 832 Verifica

Quadro 514 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura por Compressatildeo

Quadro 515 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura Lateral

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 83

Resistecircncia do Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo ndash Colunas - Viga

Quadro 518 - Flexatildeo Composta com Compressatildeo

c) Flexatildeo Composta com Compressatildeo Colunas - Viga

Eq661 le 1

Eq662 le 1

012 001 0029 016 Verifica 030 0014 0048 037 Verifica

a) Caacutelculo dos Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes

a1) Cmy - Flexatildeo na direccedilatildeo do Eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo z-z

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de

Diagramas de

Momentos

Tipo de

Carga Ѱy Cmy

168 0 013 Linear Uniforme 0 06

a2) Cmz - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo z-z e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Lz

[m]

MEdzesq

[kNm]

MEdzdir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱz Cmz

168 0 012 Linear Uniforme 0 06

a3) CmLT - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱy CmLT

168 0 013 Linear Uniforme 0 06

b) Fatores de Interaccedilatildeo kij ndash Meacutetodo

Alternativo 2

kyy kyz kzy kzz

06 051 091 085

Ed

y

y

M1

A

χγ

N

f

yEd

yyply y

LTM1

k

χγ

M

W fzEd

yzplz y

M1

k timestimes

γ

M

W f

yEd zEdEdyy yz

ply plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA times times

χ χ timesγ γ γ

y y

y

M MN

f W f W f

Ed

y

z

M1

A

χγ

N

fyEd

zyply y

LTM1

k timestimes

χ timesγ

M

W fzEd

zzplz y

M1

k times

γ

M

W f

yEd zEdEdzy zz

ply y plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA

χ χγ γ γ

y

z

M MN

f W f W f

Quadro 517 - Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes Quadro 516 ndash Fatores de Interaccedilatildeo kij

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

84

2ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelo ˝SAP2000˝

Apresenta-se na Figura 54 os resultados do dimensionamento da folha de caacutelculo do

˝SAP2000˝ que inclui os seguintes itens

1 ndash Identificaccedilatildeo do nordm da barra perfil comprimento combinaccedilatildeo de accedilatildeo classe de secccedilatildeo

2 ndash Caracteriacutesticas e propriedades geomeacutetricas do perfil

3 ndash Esforccedilos de caacutelculo para a combinaccedilatildeo que conduz a um maior raacutecio

4 ndash Dimensionamento da secccedilatildeo agrave flexatildeo composta com compressatildeo

5 ndash Dimensionamento agrave encurvadura por compressatildeo

6 e 7 ndash Dimensionamento agrave encurvadura lateral

8 ndash Fatores de Interaccedilatildeo

1

2

3

4

5

Figura 54 - Folha de Dimensionamento do ˝SAP2000 ˝ para o Pilar IPE100 mais solicitado

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 85

3ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelo ˝SemiComp˝

Este software foi utilizado para a verificaccedilatildeo da secccedilatildeo mais esforccedilada e tambeacutem do

elemento agrave flexatildeo composta com compressatildeo conforme os resultados indicados nas Figuras

55 56 e 57

6

7

8

Figura 54 - Folha de Dimensionamento do ˝SAP2000 ˝ para o Pilar IPE100 mais solicitado (cont)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

86

Verificaccedilatildeo da Secccedilatildeo

Figura 55 - Folha de Caacutelculo do ˝SemiComp˝ - Verificaccedilatildeo da Secccedilatildeo Transversal

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 87

Verificaccedilatildeo do Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo

Figura 56 - Folha de Caacutelculo do ˝SemiComp˝ - Verificaccedilatildeo para o Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

88

Nota Para a utilizaccedilatildeo do software ˝SemiComp˝ foi necessaacuterio determinar previamente o

momento criacutetico tendo-se utilizado para esta finalidade o software ˝LTBeam˝ cujo

resultado estaacute indicado na Figura 57

532 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Verificaccedilatildeo de Seguranccedila aos Estados Limites de

Deformaccedilatildeo

A verificaccedilatildeo de seguranccedila aos estados limites de utilizaccedilatildeo foi determinada com base nos

deslocamentos horizontais nas direccedilotildees x e y determinados no ˝SAP2000˝

No Quadro 519 apresentam-se os deslocamentos maacuteximos e os valores admissiacuteveis para o

pilar mais condicionante

Quadro 519 - Deslocamento Horizontal Maacuteximo do Pilar

Elemento H300

[cm]

δx

[cm] δx le H300

δy

[cm] δy le H300

Pilar

IPE100 168300 = 056 0008 Verifica 0015 Verifica

A verificaccedilatildeo de seguranccedila aos estados limites de utilizaccedilatildeo foi realizada com base nos

deslocamentos horizontais nas direccedilotildees x e y determinados no ˝SAP2000˝

Figura 57 - Determinaccedilatildeo do Momento Critico - ˝LTBeam˝

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 89

52 Dimensionamento das Vigas IPE 100

Estados Limites Uacuteltimos - Verificaccedilatildeo da Resistecircncia das Secccedilotildees e dos Elementos

mais solicitados

No dimensionamento aos estados limites uacuteltimos das vigas dos perfis IPE100 foi escolhida

a viga com maior raacutecio para a combinaccedilatildeo mais condicionante

No Quadro 520 apresentam-se os raacutecios de todas as vigas para a combinaccedilatildeo desfavoraacutevel

dos estados limites uacuteltimos

Quadro 520 - Raacutecios das Vigas

Nordm Barra Perfil Tipo Combinaccedilotildees Raacutecios

623 IPE100 Viga ELU 038

622 IPE100 Viga ELU 037

188 IPE100 Viga ELU 037

150 IPE100 Viga ELU 036

148 IPE100 Viga ELU 036

187 IPE100 Viga ELU 035

162 IPE100 Viga ELU 035

175 IPE100 Viga ELU 035

189 IPE100 Viga ELU 035

186 IPE100 Viga ELU 034

174 IPE100 Viga ELU 034

161 IPE100 Viga ELU 033

163 IPE100 Viga ELU 033

176 IPE100 Viga ELU 033

173 IPE100 Viga ELU 032

160 IPE100 Viga ELU 032

201 IPE100 Viga ELU 029

200 IPE100 Viga ELU 029

202 IPE100 Viga ELU 028

199 IPE100 Viga ELU 028

140 IPE100 Viga ELU 020

139 IPE100 Viga ELU 020

178 IPE100 Viga ELU 019

177 IPE100 Viga ELU 019

165 IPE100 Viga ELU 018

164 IPE100 Viga ELU 018

781 IPE100 Viga ELU 018

780 IPE100 Viga ELU 018

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

90

Esforccedilos de Caacutelculo para a combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel

Na Figura 59 e no Quadro 521 apresentam-se os esforccedilos de caacutelculo da viga com maior

raacutecio correspondente agrave combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel

531 Diagramas de Esforccedilos de Caacutelculo

MyEd [kNm]

[k]

VzEd [kN]

Quadro 521 - Esforccedilos de Caacutelculo mais desfavoraacuteveis na secccedilatildeo da Viga

NED

[kN]

MyED

[kNm]

MzED

[kNm]

VyEd

[kN]

VzEd

[kN]

Sem

significado 337

Sem

significado

Sem

significado -1046

Figura 59 - Diagramas de Esforccedilos na Viga

Figura 58 - ˝SAP2000˝ - Raacutecios de Dimensionamento da Viga mais solicitada

Nordm

Barra Perfil Tipo Comb Raacutecio

623 IPE100 Viga ELU 038

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 91

533 Processos de Caacutelculo

1ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelas Folhas de Caacutelculo em ˝Excel˝

Verificaccedilotildees realizadas para a viga - IPE100

Resistecircncia das Secccedilotildees Transversais

Quadro 522 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo

Quadro 523 - Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Transverso

Esforccedilo Transverso

Eixo z-z Encurvadura por Esforccedilo

Transverso

VzEd

[kN]

VplzRd

[kN]

ɛ η

1046 6895 0152 Verifica 244 1 1 72 Verifica

Momento Fletor

Eixo y-y

MyEd

[kNm]

Mplrdy

[kNm]

yEd

cyRd

10M

M

337 926 036 Verifica

yEd

cyRd

M

M

zEd

czRd

V

V

zEd

czRd

10V

V

w

w

h

t

ε72 times

η

w

w

h ε 72 times

t η

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

92

Resistecircncia do Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo ndash Colunas-Viga

Elementos Uniformes em Flexatildeo

Encurvadura Lateral

Tipo de

Diagrama de

Momentos em y

ψ C1 kz Mcr

[kNm]

Wy

[cm3]

Curva de

Encurv

Lateral

MbyRd

0 188 1 2372 3941 063 04 Com risco de

Bambeamento 182 b 034 08 069 091 839 040 Verifica

a) Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes

a1) Cmy - Flexatildeo na direccedilatildeo do Eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo z-z

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de

Diagramas de

Momentos

Tipo de

Carga Ѱy Cmy

161 0 337 Linear Uniforme 0 06

a2) Cmz - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo z-z e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Lz

[m]

MEdzesq

[kNm]

MEdzdir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱz Cmz

161 0 0 - Uniforme 0 0

a3) CmLT - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱy CmLT

161 0 337 Linear Uniforme 0 06

b) Fatores de Interaccedilatildeo kij ndash Meacutetodo

Alternativo 2

kyy kyz kzy kzz

06 0 10 0

Quadro 524 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura Lateral

LT LT0 LT LT0 h

b LT LTΦ LTEd

byRd

M

MEd

byRd

10M

M

Quadro 526 - Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes Quadro 525 - Fatores de Interaccedilatildeo kij

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 93

Quadro 527 - Flexatildeo Composta Com Compressatildeo

a) Flexatildeo Composta com Compressatildeo Colunas - Viga

Eq661 le 1

Eq662 le 1

0 0241 0 0241 Verifica 0 0402 0 0402 Verifica

yEd

yyply y

LTM1

k

χγ

M

W fEd

y

y

M1

A

χγ

N

fzEd

yzplz y

M1

k timestimes

γ

M

W f

yEd zEdEdyy yz

ply plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA times times

χ χ timesγ γ γ

y y

y

M MN

f W f W fEd

y

z

M1

A

χγ

N

f

zEdzy

ply y

LTM1

k

χγ

M

W fzEd

zzplz y

M1

k times

γ

M

W f

yEd zEdEdzy zz

ply y plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA

χ χγ γ γ

y

z

M MN

f W f W f

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

94

2ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelo˝ SAP2000˝

Na Figura 510 apresentam-se alguns dos resultados do dimensionamento da folha de

caacutelculo do ˝SAP2000˝ utilizados na verificaccedilatildeo das secccedilotildees transversais da viga mais

esforccedilada bem como no estudo da encurvadura lateral (bambeamento)

De acordo com os diagramas de esforccedilos de caacutelculo momentos fletores e esforccedilos

transversos mais desfavoraacuteveis estudaram-se os trecircs troccedilos em que a viga ao bambeamento

Estados Limites Uacuteltimos

1ordmTroccedilo

2ordmTroccedilo

3ordmTroccedilo

Figura 510 - Folhas de Dimensionamento do ˝SAP2000˝ para a Viga IPE100

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 95

Verificaccedilotildees

Os Quadros 528 e 529 apresentam as verificaccedilotildees realizadas

Quadro 528 - Valores dos Esforccedilos em cada Troccedilo da Viga

Troccedilos Mcr

[kNm]

MbRd

[kNm]

1ordm 10483 914

2ordm 5534 880

3ordm 20371 923

Quadro 529 - Raacutecios das Secccedilotildees mais Esforccediladas e da Encurvadura da Viga

Raacutecios ndash Verificaccedilotildees

Secccedilotildees mais Esforccediladas Encurvadura

da Viga

Ed

Rd

N

N

y Ed

y Rd

M

M

z Ed

z Rd

V

V

z Ed

z Rd

M

M

y Ed

y bRd

M

M

Sem

Significado

3370363

926

10420152

6867

Sem

Significado 337

038288

Nota Uma vez que NEd eacute igual a zero e VEd le 05VRd os momentos resistentes de caacutelculo natildeo

satildeo minorados pela presenccedila deste esforccedilo

4ordm Quadro Comparativo

Nos Quadros 530 e 531 apresentam-se a comparaccedilatildeo dos diferentes resultados obtidos

Quadro 530 - Raacutecios na Viga

Folhas de

Caacutelculo ˝SAP2000˝

y Ed

y Rd

M

M 036 036

z Ed

z Rd

V

V 0152 0152

Quadro 531 - Raacutecios na Viga

Folhas de

Caacutelculo ˝SAP2000˝

Mcr

1ordm Troccedilo 15315 10483

2ordm Troccedilo 5970 5534

3ordm Troccedilo 23238 20371

MbRd

1ordm Troccedilo 926 9143

2ordm Troccedilo 926 88

3ordm Troccedilo 926 923

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

96

Conclusotildees Verifica-se no Quadro 530 que os resultados do dimensionamento pelos dois

processos conduzem a valores da mesma ordem de grandeza e inferiores agrave

unidade

Estados Limites de Serviccedilo

A verificaccedilatildeo da seguranccedila aos estados limites de utilizaccedilatildeo foi realizada com base nos

deslocamentos verticais maacuteximos para a combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel conforme se indica

na Figura 511

Quadro 532 - Deslocamento Maacuteximo da Viga

Elemento δmaxSAP2000

[cm]

δmaxEC3 = L300

[cm] δmaxSAP2000 le L300

Viga

IPE100 017 161300 = 054 Verifica

53 Ligaccedilotildees

534 Ligaccedilotildees Soldadas

As ligaccedilotildees soldadas foram dimensionadas de acordo com a informaccedilatildeo indicada na

Memoacuteria Descritiva

A Figura 512 apresenta o aacutebaco que permite de um modo simples proceder ao

dimensionamento dos cordotildees das soldaduras de acircngulo

Figura 511 - Deslocamento Maacuteximo da Viga para a Combinaccedilatildeo ELServiccedilo

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 97

Figura 512 - Aacutebaco de Dimensionamento dos Cordotildees de Soldadura de acircngulo S235 JR

Ligaccedilatildeo do Pilar ndash Viga (Soldada)

LOADS

Case Manual calculations

Mb2Ed = -337 [kNm] Bending moment in the left beam

Vb2Ed = -1046 [kN] Shear force in the left beam

Nb2Ed = -013 [kN] Axial force in the left beam

Mc2Ed = -012 [kNm] Bending moment in the upper column

Vc2Ed = -008 [kN] Shear force in the upper column

Nc2Ed = -2676 [kN] Axial force in the upper column

RESULTS

WEB PANEL - SHEAR Mb1Ed = 000 [kNm] Bending moment (right beam) [53(3)]

Mb2Ed = -337 [kNm] Bending moment (left beam) [53(3)]

Vc1Ed = 000 [kN] Shear force (lower column) [53(3)]

Vc2Ed = -008 [kN] Shear force (upper column) [53(3)]

z = 94 [mm] Lever arm [625]

VwpEd = (Mb1Ed - Mb2Ed) z - (Vc1Ed - Vc2Ed) 2

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 50 100 150 200 250 300

FwR

d [

kN]

L [mm] - Comprimento de cordatildeo

Cordotildees de Soldadura em Accedilo S235 JR

a=12mm

a=11mm

a=10mm

a=9mm

a=8mm

a=7mm

a=6mm

a=5mm

a=4mm

a=3mm

Figura 513 - Pormenor em 3D da ligaccedilatildeo Pilar - Viga

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

98

VwpEd = 3570 [kN] Shear force acting on the web panel [53(3)]

Avs = 508 [cm2] Shear area of the column web EN1993-1-1[626(3)]

Avc = 508 [cm2] Shear area EN1993-1-1[626(3)]

ds = 94 [mm] Distance between the centroids of stiffeners [6261(4)]

MplfcRd = 010 [kNm] Plastic resistance of the column flange for bending [6261(4)]

MplstuRd = 012 [kNm] Plastic resistance of the upper transverse stiffener for bending [6261(4)]

MplstlRd = 012 [kNm] Plastic resistance of the lower transverse stiffener for bending [6261(4)]

VwpRd = 09 ( Avsfywc ) (3 M0) + Min(4 MplfcRd ds (2 MplfcRd + MplstuRd + MplstlRd) ds) VwpRd = 6656 [kN] Resistance of the column web panel for shear [6261]

VwpEd VwpRd le 10 054 lt 100 verified (054)

WELD RESISTANCE Aw = 1700 [cm

2] Area of all welds [4532(2)]

Awy = 1103 [cm2] Area of horizontal welds [4532(2)]

Awz = 597 [cm2] Area of vertical welds [4532(2)]

Iwy = 28893 [cm4] Moment of inertia of the weld arrangement with respect to the hor axis [4532(5)]

max=max = 000 [MPa] Normal stress in a weld [4532(5)]

= = 000 [MPa] Stress in a vertical weld [4532(5)]

II = 000 [MPa] Tangent stress [4532(5)]

w = 080

Correlation coefficient [4532(7)]

[max2 + 3(max

2)] le fu(wM2) 000 lt 23500 verified (000)

[2 + 3(

2+II

2)] le fu(wM2) 000 lt 23500 verified (000)

le 09fuM2 000 lt 16920 verified (000)

WEAKEST COMPONENT COLUMN WEB PANEL - SHEAR

Connection conforms to the code Ratio 054

535 Ligaccedilotildees Aparafusadas

Com base no software Robot Structural Analysis Professional junta-se a justificaccedilatildeo de

uma ligaccedilatildeo aparafusada do pilar rotulado agrave laje teacuterrea de fundaccedilatildeo da cave

No Anexo II estaacute o relatoacuterio completo do caacutelculo realizado

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 99

Ligaccedilatildeo na base do Pilar Rotulado

LOADS

Case Manual calculations

NjEd = -2676 [kN] Axial force

VjEdy = -007 [kN] Shear force

VjEdz = -008 [kN] Shear force

RESULTS

COMPRESSION ZONE

COMPRESSION OF CONCRETE

c = 23 [mm] Additional width of the bearing pressure zone [625(4)]

fjd = 1994 [MPa] Design bearing resistance [625(7)]

FcRdn = 19845 [kN] Bearing resistance of concrete for compression [6282(1)]

RESISTANCES OF SPREAD FOOTING IN THE COMPRESSION ZONE

NjRd = FcRdn NjRd = 19845 [kN] Resistance of a spread footing for axial compression [6282(1)]

CONNECTION CAPACITY CHECK

NjEd NjRd le 10 (624) 013 lt 100 verified (013)

Figura 514 - Pormenor em 3D da ligaccedilatildeo na base s do Pilar Rotulado

A ndash PECcedilAS ESCRITAS

IV CONCLUSOtildeES

CONCLUSOtildeES

A realizaccedilatildeo deste trabalho permitiu a aplicaccedilatildeo praacutetica de diversos conceitos adquiridos

nas vaacuterias unidades curriculares do curso de engenharia civil possibilitando tambeacutem a

aprendizagem de novos conceitos no domiacutenio do dimensionamento de estruturas que foram

fundamentais para a realizaccedilatildeo do Projeto da Sala Eleacutetrica e do Posto de Transformaccedilatildeo

O estudo aprofundado de outros projetos em conjunto com outros conhecimentos

complementares adquiridos na anaacutelise estrutural de estruturas foram tambeacutem fundamentais

no desenvolvimento das diferentes fases deste Projeto

A elaboraccedilatildeo deste trabalho permitiu adquirir e consolidar conhecimentos nas aacutereas

referentes a

Regulamentaccedilatildeo Europeia (Eurocoacutedigos Estruturais) na parte referente da anaacutelise das

accedilotildees do vento sismo temperatura etc

Aprendizagem de softwares tais como ˝SAP2000˝ ˝GaLa Reinforcement˝

˝SemiComp˝ ˝LTBeam˝ etc

Elaboraccedilatildeo de tabelas de caacutelculo em ˝Excel˝ utilizadas quer para o dimensionamento

orgacircnico de elementos em betatildeo armado mas tambeacutem para secccedilotildees e elementos

metaacutelicos

Elaboraccedilatildeo de peccedilas desenhadas com recurso ao ˝Autocad˝

Perspetivas Futuras

O dimensionamento deste Edifiacutecio a partir de uma soluccedilatildeo totalmente metaacutelica ou em

betatildeo armado com elementos preacute-fabricados de modo a compararem-se os custos entre a

soluccedilatildeo deste Projeto e estas soluccedilotildees

Programar parte das tabelas que serviram para o dimensionamento dos elementos de betatildeo

armado e metaacutelicos com recurso agrave linguagem de Visual Basic (VBA)

Desafiar alguns colegas de curso de modo a publicar em conjunto tabelas e aacutebacos que

permitam proceder ao dimensionamento de vigas pilares e sapatas em betatildeo armado de um

modo mais ceacutelere

Page 14: A PEÇAS ESCRITAS III. MEMÓRIA JUSTIFICATIVA

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 5

Quadro 13 - Dimensotildees dos Pilares

Betatildeo C2530

fck= 25 Mpa

Accedilo A500

fyk= 500 Mpa Rec= 3 cm

Pilares H

[m]

Secccedilotildees

Transversais

[m x m]

P11 465 035 x 035

P12 465 035 x 035

P13 465 035 x 035

P14 465 035 x 035

P15 465 035 x 035

P16 465 035 x 035

P17 465 035 x 035

P18 465 035 x 035

P19 465 035 x 035

P110 465 035 x 035

P111 465 035 x 035

P112 465 035 x 035

Na Figura 13 estatildeo identificados em planta todos os pilares

Figura 13 - Identificaccedilatildeo dos Pilares

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

6

114 Muros da Cave

A espessura dos muros da cave foi definida com base nos esforccedilos provenientes do peso

proacuteprio e dos impulsos do terreno tendo-se considerado uma espessura de 025 m para todos

os muros

Quadro 14 - Dimensotildees dos Muros da Cave

Betatildeo C2530

fck = 25 Mpa

Accedilo A500

fyk = 500 Mpa Rec= 3 cm

Muros

da Cave

Lvatildeo

[m]

Secccedilotildees

Transversais

[m x m] p11 335 025 x 185

p12 335 025 x 185

p13 385 025 x 185

p14 398 025 x 185

p15 398 025 x 185

p16 398 025 x 185

p17 398 025 x 185

p18 335 025 x 185

p19 335 025 x 185

p110 385 025 x 185

115 Platibandas

As platibandas foram dimensionadas em funccedilatildeo dos pormenores dos desenhos do projeto

de arquitetura tendo-se considerado secccedilotildees com as dimensotildees de 012 m x 11 m

116 Sapatas

O preacute-dimensionamento das sapatas foi efetuado de modo a garantir que os esforccedilos da

superestrutura fossem inferiores agraves tensotildees admissiacuteveis do terreno de fundaccedilatildeo

De referir que na estrutura deste Edifiacutecio os momentos fletores nas bases dos pilares satildeo

absorvidos diretamente pelas vigas de fundaccedilatildeo razatildeo pela qual as sapatas foram calculadas

soacute para os esforccedilos axiais

As dimensotildees em planta das sapatas Amin foram calculadas pela expressatildeo

Considerou-se para a tensatildeo admissiacutevel no terreno de fundaccedilatildeo 025 MPa

No Quadro 15 indicam-se as dimensotildees das sapatas

(Eq 16) pilar

minadm

NA

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 7

Quadro 15 - Geometria das Sapatas

Betatildeo C2530

fck=25 Mpa

Accedilo A500

fyk=500 Mpa Rec=4 cm

Sapatas H

[m]

Secccedilotildees

Transversais

[m x m]

S11 030 125 x 125

S12 030 125 x 125

S13 03 125 x 125

S14 030 125 x 125

S15 030 125 x 125

S16 030 125 x 125

S17 030 125 x 125

S18 030 125 x 125

S19 030 125 x 125

S110 030 125 x 125

S111 030 125 x 125

S112 030 125 x 125

Na Figura 14 estaacute representada a planta de fundaccedilotildees do Edifiacutecio

Figura 14 - Planta de Fundaccedilotildees

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

8

Elementos Metaacutelicos 12

121 Estrutura de Suporte da Sala Eleacutetrica

O preacute-dimensionamento das estruturas metaacutelicas que servem de suporte aos equipamentos

da Sala Eleacutetrica foi feito com base num poacutertico tipo que se repete de um modo idecircntico ao

longo da estrutura

O esqueleto estrutural inclui as vigas principais IPE100 orientadas segundo as duas

direccedilotildees ortogonais e as vigas secundaacuterias T50x6 colocadas entre as vigas principais

Este esqueleto estaacute apoiado em pilares IPE100 ligados agrave laje teacuterrea

As Figuras 15 16 e 17 mostram duas plantas e um corte tipo das estruturas metaacutelicas

Figura 15 - Planta do Piso Metaacutelico

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 9

Figura 16 - Localizaccedilatildeo dos Pilares Metaacutelicos

Figura 17- Corte Transversal Tipo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

10

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

11

2 MODELACcedilAtildeO ESTRUTURAL

A anaacutelise da estrutura foi efetuada com base num conjunto de modelos de caacutelculo

realizados a partir de um programa de elementos finitos ˝SAP2000˝ versatildeo 17

Os modelos estudados foram definidos a partir da geometria da estrutura que foi preacute-

dimensionada no capiacutetulo anterior

Modelo de Caacutelculo 21

211 Estrutura de Betatildeo Armado

Os modelos foram definidos a partir da geometria da estrutura tendo-se considerado

elementos do tipo ˝barra˝ para simular as vigas e os pilares e elementos do tipo ˝shell-thick˝

para simular as lajes os muros e as platibandas

A laje teacuterrea foi considerada apoiada em apoios elaacutesticos (ver Figura 23)

O caacutelculo da rigidez das molas foi feito com base na aacuterea de influecircncia de cada noacute da

malha tipo da laje teacuterrea para um coeficiente de reaccedilatildeo do solo Ks calculado do seguinte

modo

Em que

Es = 3000 kNm2 (argila muito dura)

B = 1 m

ν = 04 (argila muito dura)

Nas Figuras seguintes representa-se os modelos final da estrutura da Sala Eleacutetrica e do

Posto de Transformaccedilatildeo considerados no ˝SAP2000 ˝

21

ss

EK

B

(Eq 21)

Ks= 35700 kNm3

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

12

212 Estruturas Metaacutelicas

A Figura 24 mostra as estruturas metaacutelicas do piso teacutecnico (cave) cujo pavimento serve de

suporte aos equipamentos eleacutetricos da Sala Eleacutetrica

Figura 22 - Modelo Unifilar - Vistas em 3D

Figura 23 - Laje Teacuterrea

Figura 21 - Modelo Unifilar - Vistas em 3D

2 MODELACcedilAtildeO ESTRUTURAL

Maria Isabel Balboa Antunes 13

Validaccedilatildeo dos Modelos no ˝SAP2000˝ 22

Sempre que possiacutevel procedeu-se agrave verificaccedilatildeo e validaccedilatildeo dos diferentes ficheiros de

dados e de resultados obtidos nas anaacutelises realizadas

A validaccedilatildeo dos diferentes modelos foi feita atraveacutes das seguintes verificaccedilotildees

Comparaccedilatildeo do peso proacuteprio total das estruturas lajes vigas e pilares calculadas a

numa folha em ˝Excel˝ com os resultados obtidos pelo somatoacuterio das cargas verticais

do programa de elementos finitos

Anaacutelise criacutetica das deformaccedilotildees determinadas a partir do ˝SAP2000˝

Verificaccedilatildeo da orientaccedilatildeo dos eixos principais dos diferentes elementos com base nos

sistemas de eixos para os noacutes e para as barras do programa de caacutelculo automaacutetico

Nos Quadros 21 e 22 representam-se alguns dos estudos realizados que serviram para a

validaccedilatildeo dos modelos

Quadro 21 - Peso Proacuteprio dos Elementos Estruturais no modelo ˝SAP2000˝

Elementos Estruturais Peso Proacuteprio

[kN]

P - 035 m x 035 m 1727

V - 03 m x 07 m 3234

L16 4488

L12 1495

P1 - 025 m x 185 m 4605

Peso Total 1555

Figura 24 - Modelo Extrudido da Estrutura do Piso Metaacutelico

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

14

Quadro 22 - Reaccedilotildees Verticais nos Apoios ˝SAP2000˝

Em que

P - 035 m x 035 m ndash pilares

V - 030 m x 070 m ndash vigas

L16 ndash lajes de cobertura com espessuras de 016 m

L12 ndash platibandas com espessuras de 012 m

p1 - 025 m x 185 m ndash parede do muro de fundaccedilatildeo

Identificaccedilatildeo dos

Apoios

Reaccedilotildees Verticais

F3

[kN]

2 1316

3 1007

4 1677

22 664

24 443

26 2150

53 1032

54 1583

55 1668

57 1102

58 145

2349 1454

Peso Total 1555

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

15

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Peso Proacuteprio 31

O peso proacuteprio dos elementos de betatildeo armado e metaacutelicos foi considerado de forma

automaacutetica pelo programa de caacutelculo atraveacutes da introduccedilatildeo das caracteriacutesticas geomeacutetricas e

dos materiais constituintes betatildeo armado e accedilo dos perfis laminados conforme se indica na

Figura 31

Figura 31 - Definiccedilatildeo dos Materiais ˝SAP2000˝

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

16

Restantes Cargas Permanentes 32

Nas Figuras 32 e 33 representam-se as restantes cargas permanentes consideradas

a)

b)

Sobrecargas 33

As sobrecargas que atuam nas estruturas estatildeo indicadas nas Figuras 34 e 35

Figura 32 - Restantes Cargas Permanentes ndash a) Laje da Cobertura (15 kNm2)

b) Laje Teacuterrea (2 kNm2)

Figura 33 - Restantes Cargas Permanentes - Piso Metaacutelico (15 kNm2)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 17

a)

b)

Temperatura 34

A quantificaccedilatildeo das variaccedilotildees uniformes de temperatura consta nos Quadros 31 e 32 e nas

Figuras 36 e 37

Quadro 31 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Negativa ndash Inverno

Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Negativa - Inverno

H

[m]

Tmin

[ordmC]

Tmin(H)

[ordmC]

Tout = Tmin

[ordmC]

Tin

[ordmC]

T

[ordmC]

T0

[ordmC]

ΔTu-

[ordmC]

100 0 -05 -05 18 875 15 -625

Figura 34 - Sobrecargas ndash a) Laje da Cobertura (04 kNm2) b) Laje Teacuterrea (2 kNm

2)

Figura 35 - Sobrecargas ndash Piso Metaacutelico (18 kNm2)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

18

Quadro 32 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Positiva ndash Veratildeo

Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Positiva - Veratildeo

H

[m]

Tmax

[ordmC]

Tmax(H)

[ordmC]

Tout = Tmax + Tcor

[ordmC]

Tin

[ordmC]

T

[ordmC]

T0

[ordmC]

ΔTu+

[ordmC]

100 40 39 41 25 33 15 18

a)

b)

a)

b)

Figura 36 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura nas Coberturas e Platibandas ndash a) VUT+

(18ordm C)

b) VUT

- (- 625ordm C)

Figura 37 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura nas Vigas e nos Pilares ndash a) VUT+

(18ordm C)

b) VUT

- (- 625ordm C)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 19

Vento 35

As accedilotildees provenientes do vento conforme se indica na Figura 38 produzem forccedilas nas

quatro direccedilotildees ortogonais

Wx ndash direccedilatildeo do vento em x com sentido positivo

Wxx ndash direccedilatildeo do vento em x com sentido negativo

Wy ndash direccedilatildeo do vento em y com sentido positivo

Wyy ndash direccedilatildeo do vento em y com sentido negativo

De modo a simplificar a accedilatildeo do vento no modelo em estudo considerou-se para o Edifiacutecio

da Sala Eleacutetrica e do Posto de Transformaccedilatildeo uma geometria em planta retangular

351 Pressatildeo dinacircmica de Pico

No Quadro 33 indicam-se os paracircmetros que permitiram quantificar a accedilatildeo do vento de

acordo com o que foi jaacute indicado na Memoacuteria Descritiva

Figura 38 - Accedilatildeo do Vento

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

20

Quadro 33 - Determinaccedilatildeo da Pressatildeo Dinacircmica de Pico

Paracircmetros de caacutelculo da Pressatildeo Dinacircmica de Pico

Altura de referecircncia h le b ze = 41 m

Valor baacutesico da velocidade de referecircncia do vento Zona A νb0 = 27 ms

Coeficiente de direccedilatildeo cdir = 10

Coeficiente de sazatildeo cseason = 10

Velocidade de referecircncia do vento νb= cdirmiddot cseasonmiddot νb0 νb = 27 ms

Categoria do Terreno II Comprimento de rugosidade z0 = 005 m

Altura miacutenima zmin = 2 m

Altura maacutexima zmax = 200 m

zmin le z le zmax z = 41 m 2 le z le 200

Coeficiente de terreno dependente

do comprimento de rugosidade z0

kr = 019

Coeficiente de rugosidade cr(z) = krmiddot ln(zz0) cr(z) = 0837

Coeficiente de orografia c0(z) = 10

Velocidade meacutedia do vento νm(z) =cr(z)middotc0(z)middotνb νm(z) = 27 ms

Coeficiente de turbulecircncia kI = 10

Intensidade de turbulecircncia

Iv(z) = 023

Massa voluacutemica do ar ρ = 125kgm3

Pressatildeo dinacircmica de pico

qp(z) = 183 kNm2

352 Coeficientes de Pressatildeo nos Alccedilados

Os coeficientes de pressatildeo determinados anteriormente para os alccedilados constam nas figuras

seguintes

119896119903 = 019 ∙ (1199110

1199110119868119868)

007

Iv(z) = 119896119868

119888119900(119911) middot ln (1199111199110

)

119902119901(z) = [1 + 7119868119907(119911)] middot1

2middot 120588 middot 1205841198982(119911)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 21

Coeficientes de Pressatildeo Exteriores

a)

b)

a)

b)

Coeficientes de Pressatildeo Interiores

Na Figura 311 estatildeo indicados os coeficientes de pressatildeo interiores (pressotildees e succcedilotildees)

a)

b)

Figura 39 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores nos Alccedilados ndash a) Wx b) Wxx

Figura 310 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores nos Alccedilados - a) Wy b) Wyy

Figura 311 - Coeficientes de Pressatildeo Interior - a) 1ordm Caso - Pressatildeo b) 2ordm Caso - Succcedilatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

22

Coeficientes de Pressatildeo Resultantes

Para cada direccedilatildeo e sentido da accedilatildeo do vento foram considerados duas hipoacuteteses para os

coeficientes de pressatildeo interiores (pressotildees e succcedilotildees) que em conjunto com os coeficientes

de pressatildeo exteriores originam oito hipoacuteteses diferentes para as accedilotildees do vento

Nas figuras seguintes indicam-se os coeficientes de pressatildeo resultantes

a)

b)

a)

b)

353 Accedilatildeo do Vento nos Pilares

A partir da pressatildeo dinacircmica de pico e dos coeficientes de pressatildeo nos alccedilados

determinaram-se as forccedilas do vento nos pilares com base nas larguras de influecircncia dos

Figura 312 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes ndashAlccedilados Wx Wxx - a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

Figura 313 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes ndashAlccedilados Wy Wyy - a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 23

mesmos obtendo-se assim os valores das forccedilas distribuiacutedas que se encontram resumidos nos

Quadros 34 a 37

Sendo

Fw ndash forccedila da accedilatildeo do vento

cpResultante ndash coeficiente de pressatildeo resultante

Linfluecircncia ndash largura de influecircncia dos pilares

FwdistPilar ndash forccedila distribuiacuteda no pilar

B ndash alccedilado de barlavento

S ndash alccedilado de sotavento

LE ndash alccedilado lado esquerdo

LD ndash alccedilado lado direito

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

24

Quadro 34 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo x

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wx

Wx1 (1ordf Hipoacutetese) Wx2 (2 ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm] Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -05 -04 P1 12 05 -05 -19 -19 E 00 00 P1 12 10 00 -12 -12

A -14 -12 P2 32 14 -14 -28 -28 A -09 -07 P2 32 26 00 -14 -14

B -10 -08 P3 398 17 -18 -30 -30 B -05 -04 P3 398 33 00 -15 -15

C -07 -06 P4 20 09 -09 -11 -11 C -02 -02 P4 20 165 00 -03 -03

Quadro 35 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo xx

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wxx

Wxx1 (1 ordf Hipoacutetese) Wxx2 (2 ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm] Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -05 -04 P1 12 05 -05 -22 -22 E 00 00 P1 12 10 00 -14 -14

A -14 -12 P2 32 14 -14 -30 -30 A -09 -07 P2 32 26 00 -15 -15

B -10 -08 P3 398 17 -18 -28 -28 B -05 -04 P3 398 33 00 -14 -14

C -07 -06 P4 20 09 -09 -10 -10 C -02 -02 P4 20 16 00 -028 -03

Quadro 36 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo y

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wy

Wy1 (1ordf Hipoacutetese) Wy2 (2ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm] Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -06 -05 P1 17 07 -08 -23 -23 E 00 00 P1 17 14 00 -15 -15

A -14 -12 P2 335 15 -15 -33 -33 A -09 -07 P2 335 28 00 -16 -16

B -10 -08 P3 36 16 -164 -26 -26 B -05 -04 P3 36 30 00 -13 -13

C -07 -06 P4 19 08 -09 -07 -07 C -02 -02 P4 19 16 00 -02 -02

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 25

Quadro 37 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo yy

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wyy

Wyy1 (1ordf Hipoacutetese) Wyy2 (2ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -06 -05 P1 17 07 -08 -14 -14 E 00 00 P1 17 14 00 -09 -09

A -14 -12 P2 335 15 -15 -26 -26 A -09 -07 P2 335 28 00 -13 -13

B -10 -08 P3 36 16 -16 -33 -33 B -05 -04 P3 36 30 00 -16 -16

C -07 -06 P4 19 08 -09 -12 -12 C -02 -02 P4 19 16 00 -03 -03

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

26

354 Accedilatildeo do Vento nas Platibandas

Para a determinaccedilatildeo das forccedilas resultantes exercidas sobre as platibandas foram

considerados por simplificaccedilatildeo os mesmos valores dos coeficientes de pressatildeo exteriores dos

alccedilados

Em relaccedilatildeo aos valores dos coeficientes de pressatildeo interiores apenas foram considerados os

valores positivos (cpi = +02) por questotildees de seguranccedila

355 Coeficientes de Pressatildeo na Cobertura

Nas Figuras 314 a 317 estatildeo indicados os coeficientes de pressatildeo para as direccedilotildees do

vento na cobertura

Coeficientes de Pressatildeo Exteriores

Figura 314 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores Wx - Cobertura

Figura 315 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores Wxx - Cobertura

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 27

Coeficientes de Pressatildeo Interiores

Os coeficientes de pressatildeo interiores foram jaacute indicados em 352

Coeficientes de Pressatildeo Resultantes

Na zona da cobertura foram tambeacutem considerados oito hipoacuteteses para a accedilatildeo do vento em

funccedilatildeo das diferentes direccedilotildees sentidos e coeficientes de pressatildeo exteriores e interiores

Os coeficientes de pressatildeo resultantes estatildeo indicados nas Figuras 318 e 319 e nos

Quadros 38 e 39

Figura 317 - Coeficientes de Pressatildeo Exterior Wyy - Cobertura

Figura 316 - Coeficientes de Pressatildeo Exterior Wy - Cobertura

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

28

a)

b)

a)

b)

Quadro 38 - Accedilatildeo do Vento na Cobertura nas Direccedilotildees x e xx

Wx Wxx

1ordf Hipoacutetese 2ordf Hipoacutetese

Zonas hhp qp(z) cscd cpResultante Fw

[kNm2]

cpResultante Fw

[kNm2]

F

0367 08268 1

-03 -02 -080 -07

G -03 -02 -075 -06

H -05 -04 -10 -08

I 00 00 -05 -04

Figura 318 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes - Cobertura Wx Wxx ndash a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

Figura 319 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes - Cobertura Wy Wyy ndash a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 29

Quadro 39 - Accedilatildeo do Vento na Cobertura nas Direccedilotildees y e yy

Wy Wyy

1ordf Hipoacutetese 2ordf Hipoacutetese

Zonas hhp qp(z) cscd cpResultante Fw

[kNm2]

cpResultante Fw

[kNm2]

F

0367 08268 1

-03 -02 -080 -07

G -03 -02 -075 -06

H -05 -04 -10 -08

I 00 00 -05 -04

Sismo 36

A accedilatildeo siacutesmica foi realizada a partir dos espectros de resposta segundo o EC8 previstos

para o territoacuterio nacional para o concelho onde o edifiacutecio iraacute ser construiacutedo

O Quadro 310 indica alguns dos paracircmetros necessaacuterios no caacutelculo dos espectros de

resposta

Quadro 310 - Determinaccedilatildeo dos Espectros de Resposta de Caacutelculo

Paracircmetros de Espectros de

Resposta de Caacutelculo

Accedilatildeo Siacutesmica

Tipo 1

Accedilatildeo Siacutesmica

Tipo 2

Tipo de Terreno B B

Zona Siacutesmica 12 23

Classe de Importacircncia II II

γI 1 1

agR (ms2) 2 17

ag (ms2) 2 17

Smaacutex 135 135

TB(s) 01 01

TC(s) 06 025

TD(s) 20 20

12 13

ξ () 5 5

η 1 1

q 15 15

β 02 02

2 2

maxmax

1 ms 4 ms

1= 1

3

g

g

a

SS S a

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

30

Considerando o valor recomendado de β igual a 02 e os paracircmetros definidos

anteriormente foi possiacutevel definir os espectros de resposta horizontais elaacutesticos representados

na Figura 320

Figura 320 - Espetros de Caacutelculo para Accedilotildees Siacutesmicas do Tipo 1 e 2

No programa de elementos finitos que serviu para o estudo da accedilatildeo siacutesmica introduziram-

se em ficheiros ˝txt˝ as funccedilotildees espetrais de caacutelculo para as accedilotildees siacutesmicas do Tipo 1 e 2

conforme se indica na Figura 320

As combinaccedilotildees das accedilotildees siacutesmicas horizontais estatildeo de acordo com a Claacuteusula sect43351

(3) da NP EN 1998-1 tendo-se considerado que as componentes horizontais U1 e U2 atuam

simultaneamente combinadas segundo os seguintes criteacuterios

Em que

+ ndash significa a combinar com

EEdx ndash representa os esforccedilos devidos agrave aplicaccedilatildeo da accedilatildeo siacutesmica segundo x

EEdy ndash representa os esforccedilos devidos agrave aplicaccedilatildeo da mesma accedilatildeo siacutesmica segundo y

000

050

100

150

200

250

300

350

400

450

0 05 1 15 2 25 3 35 4

Sd

[ms

2]

T

[s]

Espetros de Caacutelculo Tipo 1 e 2 (5 de amortecimento)

Accedilatildeo Siacutesmica Tipo 1

Accedilatildeo Siacutesmica Tipo 2

03Ed X Ed YE E (Eq 31)

03 Ed X Ed YE E (Eq 32)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 31

A partir da funccedilatildeo ˝mass source˝ do SAP2000 foram definidas as massas consideradas

na anaacutelise siacutesmica que incluiacuteram as restantes cargas permanentes e as sobrecargas sendo que

as sobrecargas foram multiplicadas pelo coeficiente ψ2

A resposta dinacircmica da estrutura foi obtida a partir de uma anaacutelise modal tendo-se

considerado o nuacutemero de modos de vibraccedilatildeo necessaacuterios de modo a obterem-se fatores de

participaccedilatildeo modais superiores a 90 nas duas direccedilotildees principais x e y

Apresentam-se nas Figuras 321 a 324 os modos com maior participaccedilatildeo de massa

1ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (y-y) 125

f = 165 Hz

T = 0605 s

4ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (y-y) 484

f = 52 Hz

T = 019 s

Figura 321 - 1ordm Modo de Vibraccedilatildeo

5ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (x-x) 47

f = 62 Hz

T = 0605 s

90ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (y-y) 19

f = 384 Hz

T = 003 s

Figura 322 - 4ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 321 - 1ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 324 - 90ordm Modo de Vibraccedilatildeo Figura 323 - 5ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 322 - 4ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 323 - 5ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 324 - 90ordm Modo de Vibraccedilatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

32

Impulso das Terras 37

Os impulsos das terras foram simulados atraveacutes de uma carga triangular aplicada nos

muros da cave que delimitam o Edifiacutecio em todo o periacutemetro (ver Figura 325)

Figura 325 - Impulsos de terreno nos muros da cave

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

33

4 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA DE BETAtildeO ARMADO

Para o dimensionamento dos elementos de betatildeo armado foram retirados os esforccedilos do

modelo de caacutelculo e calculadas as armaduras longitudinais e transversais das lajes vigas

pilares e sapatas segundo os criteacuterios de dimensionamento definidos na Memoacuteria Descritiva

As lajes e as vigas foram dimensionadas a partir de tabelas elaboradas em folhas de caacutelculo

em ˝Excel˝ realizadas para este Projeto tendo-se utilizado tambeacutem o software de caacutelculo

˝Gala Reinforcement˝ para o dimensionamento orgacircnico das platibandas dos pilares e dos

muros da cave

Lajes 41

De um modo geral as lajes que constituem os pavimentos dos edifiacutecios soacute satildeo

dimensionadas para cargas verticais perpendiculares ao seu plano meacutedio sendo a resistecircncia

agraves accedilotildees horizontais garantida pelo esqueleto estrutural dos pilares e das vigas

411 Dimensionamento

O dimensionamento das lajes foi feito a partir dos esforccedilos envolventes de caacutelculo

determinados nas duas direccedilotildees principais para as combinaccedilotildees de accedilotildees mais desfavoraacuteveis

dos estados limites uacuteltimos

Os eixos principais das lajes satildeo os indicados na Figura 41

Figura 41 - Eixos Locais das Lajes

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

34

Os esforccedilos finais dos momentos de caacutelculo foram obtidos a partir dos seguintes criteacuterios

de combinaccedilatildeo

M11 ge 0 M+

Ed11 = M11 + |M12|

M11 lt 0 M-Ed11 = M11 - |M12|

M22 ge 0 M+

Ed22 = M22 + |M12|

M22 lt 0 M-Ed22 = M22 - |M12|

412 Lajes da Cobertura

4121 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Flexatildeo

Nas figuras seguintes satildeo indicados os momentos positivos e negativos para as

combinaccedilotildees envolventes mais desfavoraacuteveis das lajes da cobertura determinados no modelo

desenvolvido no ˝SAP2000˝

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 42 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 35

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Para as armaduras de flexatildeo respeitaram-se os criteacuterios de dimensionamento indicados na

Memoacuteria Descritiva

O Quadro 41 indica todos os paracircmetros e expressotildees necessaacuterias ao dimensionamento das

lajes do Edifiacutecio

Figura 43 - M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 44 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

36

Materiais

Armaduras de Flexatildeo Principais Armaduras de Distribuiccedilatildeo C2530

fck = 25 Mpa

b = 1m

h = 016 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 3 cm

d = 013 m

Lajes Combinaccedilotildees MEd

[kNmm] μ

ω Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras 02 As

[cm2m]

Asadotadodist

[cm2m]

Armaduras

L11 Env_ELU

M11Ed+ 3 0011 0011 053 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -15 0005 0005 027 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 25 0009 0009 044 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -5 0018 0018 089 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

L12 Env_ELU

M11Ed+ 8 0028 0029 144 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -5 0018 0018 089 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

L13 Env_ELU

M11Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -2 0007 0007 036 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -65 0023 0023 116 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

L14 Env_ELU

M11Ed+ 8 0028 0029 144 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -7 0025 0025 125 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

Quadro 41 - Armaduras de Flexatildeo das Lajes da Cobertura

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 37

4122 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Esforccedilo Transverso

O dimensionamento ao esforccedilo transverso das lajes da cobertura foi realizado com base

nos esforccedilos envolventes mais condicionantes tendo em a conta a resistecircncia do betatildeo ao

corte

Esforccedilos de Caacutelculo V23 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

O Quadro 42 resume as verificaccedilotildees realizadas para o esforccedilo transverso

Figura 45 - V23 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Transversos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

38

4123 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo de Fendilhaccedilatildeo

Em lajes com traccedilotildees axiais pouco significativas dispensa-se a verificaccedilatildeo da fendilhaccedilatildeo

4124 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo de Deformaccedilatildeo

As deformaccedilotildees maacuteximas em todas as lajes da cobertura satildeo inferiores agrave deformaccedilatildeo

admissiacutevel (δ lt L250)

413 Laje Teacuterrea

4131 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Flexatildeo

Os esforccedilos de caacutelculo para a determinaccedilatildeo das armaduras de flexatildeo satildeo os indicados nas

Figuras 46 a 48

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck =25 Mpa

b = 1m

h = 016 m

A500

fyk = 500Mpa

Rec= 3 cm

d = 013 m

Lajes Combinaccedilatildeo VEd

[kN] CRdc k ρ1 k1 σcp νmin

VRdc

[kN] Obs

L11 Env_ELU VEd23

+ 14 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -7 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

L12 Env_ELU VEd23

+ 41 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -33 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

L13 Env_ELU VEd23

+ 38 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -30 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

L14 Env_ELU

VEd23+ 25 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -11 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

Quadro 42 - Verificaccedilatildeo de Esforccedilo Transverso das Lajes da Cobertura

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 39

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 46 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 47 - M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

40

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

No Quadro 43 resume-se o dimensionamento da laje teacuterrea

Figura 48 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 41

Materiais

Armaduras de Flexatildeo Principais Armaduras de Distribuiccedilatildeo C2530

fck = 25 Mpa

b = 1 m

h = 015 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 011 m

Lajes Combinaccedilotildees MEd

[kNm] 120641

120654

Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras 02 As

[cm2m]

Asadotadodist

[cm2m]

Armaduras

LT1 Env_ELU

M11Ed+ 5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

M11Ed- -5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

M22Ed+ 5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

M22Ed- -5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

Quadro 43 - Armaduras de Flexatildeo da Laje Teacuterrea

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

42

4132 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Esforccedilo Transverso

As figuras seguintes representam os diagramas das envolventes mais desfavoraacuteveis do

esforccedilo transverso empregues na verificaccedilatildeo de seguranccedila das lajes

Esforccedilos de Caacutelculo V23 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo V13 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

No Quadro 44 eacute feita a verificaccedilatildeo de seguranccedila da laje ao esforccedilo transverso

Figura 410 - V13 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Eforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Eforccedilos Transversos Negativos

Figura 49 - V23 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Eforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Eforccedilos Transversos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 43

Platibandas 42

421 Dimensionamento

O dimensionamento foi realizado tendo-se considerado os momentos fletores M11 M22 e

M12 e os esforccedilos axiais F11 e F22 de caacutelculo tendo as armaduras sido calculadas com recurso

ao ˝GaLa Reinforcement˝ a partir de aacutebacos de flexatildeo composta

A Figura 411 indica os eixos das lajes das platibandas

422 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Verticais e Horizontais

Nas Figuras seguintes estatildeo indicados esforccedilos das combinaccedilotildees envolventes maacuteximas e

miacutenimas de caacutelculo

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 1 m

h = 015 m

A500

fyk= 500Mpa

Rec= 4 cm

d = 011 m

Lajes Combinaccedilatildeo VEd

[kN] CRdc k ρ1 k1 σcp νmin

VRdc

[kN] Obs

LT1 Env_ELU VEd23

+ 23 012 2 0001 015 0 049 544 Verifica

VEd23- -13 012 2 0001 015 0 049 544 Verifica

Quadro 44 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila ao Esforccedilo Transverso da Laje Teacuterrea

Figura 411 - Eixos Locais das Platibandas

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

Alccedilado Tardoz Alccedilado Esquerdo

Alccedilado Direito Alccedilado Frontal

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

44

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 412 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 413 ndash M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 414 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 45

Esforccedilos de Caacutelculo F11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo F22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Armaduras horizontais e verticais

Na Figura 417 indica-se as armaduras resultantes dos caacutelculos efetuados

Figura 415 - F11 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 416 - F22 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 417 - Corte Transversal Tipo das Platibandas

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

46

423 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo da Fendilhaccedilatildeo

A fendilhaccedilatildeo foi tambeacutem analisada tendo-se constatado que as aberturas satildeo inferiores aos

maacuteximos regulamentares

Muros 43

431 Dimensionamento

O dimensionamento das paredes dos muros foi feito aos Estados Limites Uacuteltimos e de

Utilizaccedilatildeo tendo-se considerado os momentos fletores M11 M22 e M12 e os esforccedilos axiais F11

e F22 de caacutelculo

Na Figura 418 indica-se os eixos locais dos muros da cave

432 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Verticais e Horizontais

Nas Figuras 419 a 423 estatildeo indicados os esforccedilos das combinaccedilotildees envolventes maacuteximas

e miacutenimas necessaacuterios no caacutelculo das armaduras dos muros da cave

Figura 418 - Eixos Locais dos Muros da Cave

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

Alccedilado Esquerdo Alccedilado Tardoz

Alccedilado Direito Alccedilado Frontal

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 47

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

a)

b)

Figura 419 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 421 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 420 - M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

48

Esforccedilos de Caacutelculo F11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

Esforccedilos de Caacutelculo F22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Dimensionamento Orgacircnico

As paredes dos muros comportam-se como vigas-paredes e as armaduras satildeo as indicadas

na Figura 424

a) b)

Figura 423 - F22 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 422 - F11 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 424 - Identificaccedilatildeo das armaduras dos muros

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 49

Simbologia

As aacutereas das armaduras horizontais e verticais dos muros foram calculadas

independentemente nas duas direccedilotildees a partir dos esforccedilos de caacutelculo F11 + M11 e F22 + M22

tal como mostram os aacutebacos das Figuras 425 a 428

Muros do Alccedilado Frontal

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

Armaduras Muros do Alccedilado Lateral Direito

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

ndash Armaduras horizontais superiores e inferiores

ndash Armaduras horizontais

ndash Armaduras verticais

Figura 425 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Frontal

Figura 426 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Lateral Direito

B A+C

B A+C

A

B

C

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

50

Muros do Alccedilado Lateral Esquerdo

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

Muros do Alccedilado Tardoz

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

No Quadro 45 indica-se um quadro resumo das armaduras dos muros

Figura 427 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Lateral Esquerdo

Figura 428 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Tardoz

B

B

A+C

A+C

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 51

Quadro 45 - Armaduras dos Muros

Materiais

Armaduras

Armaduras C2530

fck = 25Mpa

b = 012 m

h = 11 m

A500

fyk =500Mpa

Rec = 4cm

d = 181m

Secccedilotildees Faces

Esforccedilos

de

Caacutelculo

Ashmin

[cm2m]

Ashadotada

[cm2m]

Armaduras

Esforccedilos

de

Caacutelculo

Asvmin

[cm2m]

Asv adotada

[cm2m] Armaduras

Alccedilado

Frontal

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

Alccedilado

Lateral

Direito

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

Alccedilado

Esquerdo

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

Alccedilado

Tardoz

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

433 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Transversais

As figuras seguintes representam os diagramas de esforccedilos transversos mais desfavoraacuteveis

de todos os muros na verificaccedilatildeo ao esforccedilo transverso

Esforccedilos de Caacutelculo V23 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 429 - V23 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Transversos Negativos

B A+C

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

52

Esforccedilos de Caacutelculo V13 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

O Quadro seguinte apresenta a verificaccedilatildeo do esforccedilo transverso resistente maacuteximo das

paredes dos muros

Quadro 46 - Verificaccedilatildeo do Esforccedilo Transverso Resistente Maacuteximo

Materiais

Esforccedilo Transverso Resistente Maacuteximo

C2530

fck= 25 Mpa

b = 025m

h= 185 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 181 m

Muros Combinaccedilatildeo VEd

[kN] acw ν

θ [deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

p1 ENV_ELU 70 1 054 45 1833 Verifica

Na Figura 431 indica-se as armaduras adotadas na secccedilatildeo das paredes dos muros

Figura 431 - Armaduras das Paredes

Figura 430 - V13 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Transversos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 53

434 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo da Fendilhaccedilatildeo

O controlo da fendilhaccedilatildeo foi realizado atraveacutes do programa ˝Gala Reinforcement˝ tendo-

se determinado as dimensotildees maacuteximas das fendas com base nos esforccedilos mais

condicionantes

Em que

es ndash extensatildeo meacutedia dos varotildees

ec ndash extensatildeo do betatildeo

Srm ndash espaccedilamento meacutedio entre fendas

Wm ndash espessura meacutedia das aberturas ao eixo dos varotildees

Wk ndash espessura de caacutelculo das aberturas ao eixo dos varotildees

Ws ndash espessura de caacutelculo das aberturas agrave face da secccedilatildeo

Vigas da Cobertura 44

441 Dimensionamento

O dimensionamento orgacircnico foi realizado a partir de folhas de caacutelculo em ˝Excel˝

recorrendo tambeacutem ao software ˝Gala Reinforcement˝ com base nos esforccedilos de caacutelculo

A Figura 433 indica os eixos locais das vigas

Figura 432 - Controlo de Fendilhaccedilatildeo nos Muros (025 m x 185 m)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

54

442 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Flexatildeo

O dimensionamento em relaccedilatildeo ao estado limite uacuteltimo de flexatildeo de todas as vigas estaacute

resumido no Quadro 47

Na Figura 434 representa-se os diagramas dos momentos fletores referentes agraves

envolventes das combinaccedilotildees de accedilotildees mais desfavoraacuteveis

Figura 434 - Envolvente dos Momentos Fletores das Vigas da Cobertura

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

Figura 433 - Eixos Locais das Vigas

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 55

Materiais

Armaduras de Flexatildeo das Vigas da Cobertura C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Combinaccedilatildeo

MEd

[kNm] μ ω

Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras

V11 385

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-4709 00216 00219 166 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1539 00071 00071 054 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -4858 00223 00226 171 268 84 339 3ϕ12

V121 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-7596 00349 00355 269 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1763 00081 00081 062 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5770 00265 00269 204 268 84 339 3ϕ12

V122 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6023 00277 00280 213 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1229 00099 00100 076 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5770 00284 00288 218 268 84 339 3ϕ12

V123 385

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6023 00277 00280 213 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1027 00047 00047 036 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7846 00360 00367 279 268 84 339 3ϕ12

V131 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-5766 00265 00268 204 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1828 00084 00084 064 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7890 00362 00369 280 268 84 339 3ϕ12

V132 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6177 00284 00288 218 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1262 00058 00058 044 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5766 00265 00268 204 268 84 339 3ϕ12

V133 385

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-8000 00367 00374 284 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 2164 00099 00100 076 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -6177 00284 00288 218 268 84 339 3ϕ12

Quadro 47 - Vigas da Cobertura ndash Armaduras de Flexatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

56

Materiais

Armaduras de Flexatildeo das Vigas da Cobertura C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Combinaccedilatildeo

MEd

[kNm] μ ω

Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras

V141 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-9032 00415 00424 322 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1929 00089 00089 068 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7213 00331 00337 256 268 84 339 3ϕ12

V142 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-7213 00331 00337 256 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1930 00089 00089 068 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -9120 00419 00428 325 268 84 339 3ϕ12

V15 796

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6028 00277 00281 213 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 9169 00421 00430 327 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5622 00258 00262 199 268 84 339 3ϕ12

V161 796

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-11961 00549 00565 429 268 84 452 4ϕ12

12Vatildeo 9150 00420 00429 326 268 84 452 4ϕ12

Apoio Direito -5176 00238 00241 183 268 84 452 4ϕ12

V162 241

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-5694 00261 00265 201 268 84 452 4ϕ12

12Vatildeo -3294 00151 00152 116 268 84 452 4ϕ12

Apoio Direito -11961 00549 00565 429 268 84 452 4ϕ12

V171 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-7325 00336 00342 260 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1723 00079 00079 060 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -6465 00297 00301 229 268 84 339 3ϕ12

V172 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6465 00297 00301 229 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 961 00044 00044 034 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5271 00242 00245 186 268 84 339 3ϕ12

V173 241

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-5271 00242 00245 186 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 502 00023 00023 018 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7007 00322 00327 248 268 84 339 3ϕ12

Quadro 47 - Vigas da Cobertura ndash Armaduras de Flexatildeo (cont)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 57

443 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Esforccedilo Transverso

O dimensionamento das armaduras de corte foi realizado com base na envolvente dos

esforccedilos transversos maacuteximos indicada na Figura 435 a partir de um conjunto de folhas de

caacutelculo em ˝Excel˝

Os resultados estatildeo indicados nos Quadros 48 e 49

Materiais

Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Comb

VEd

[kN]

acw ν θ

[deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

V11 385

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-4766 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 1522 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 4526 1 054 45 802 Verifica

V121 335

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6468 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo -2996 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6141 1 054 45 802 Verifica

V122 335

Apoio

Esquerdo ENV_

ELU

-5624 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2199 1 054 45 802 Verifica

Apoio Direito 5553 1 054 45 802 Verifica

V123 385

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6093 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2494 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 7081 1 054 45 802 Verifica

Quadro 48 - Dimensionamento ao Esforccedilo Transverso das Vigas da Cobertura

Figura 435 - Envolvente dos Esforccedilos Transversos das Vigas da Cobertura

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

58

Materiais

Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Comb

VEd

[kN]

acw ν θ

[deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

V131 335

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6129 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 3131 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6738 1 054 45 802 Verifica

V132 335

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-647 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2234 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 5427 1 054 45 802 Verifica

V133 385

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-7593 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 1998 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6288 1 054 45 802 Verifica

V141 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-7895 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2203 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 7624 1 054 45 802 Verifica

V142 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-7592 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2305 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 7927 1 054 45 802 Verifica

V15 796

Apoio

Esquerdo ENV_

ELU

-5985 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo -693 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6202 1 054 45 802 Verifica

V161 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-10117 1 054 46 802 Verifica

12Vatildeo -10996 1 054 47 802 Verifica

Apo Direito 6350 1 054 48 802 Verifica

V162 241

Ap Esquerdo ENV_

ELU

5268 1 054 49 802 Verifica

12Vatildeo -684 1 054 50 802 Verifica

Ap Direito 8788 1 054 51 802 Verifica

V171 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6557 1 054 52 802 Verifica

12Vatildeo -1933 1 054 53 802 Verifica

Ap Direito 6997 1 054 54 802 Verifica

V172 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6399 1 054 55 802 Verifica

12Vatildeo -1365 1 054 56 802 Verifica

Ap Direito 4762 1 054 57 802 Verifica

V173 241

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6328 1 054 58 802 Verifica

12Vatildeo -4398 1 054 59 802 Verifica

Ap Direito 6576 1 054 60 802 Verifica

Quadro 48 - Dimensionamento ao Esforccedilo Transverso das Vigas da Cobertura (cont)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 59

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas Secccedilotildees Combinaccedilatildeo ρwmin

min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m] max

swA

s

[cm2m]

sw

adoptado

A

s

[cm2m]

Nordm

Ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m)]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

slmaacutex

[mm]

stmaacutex

[mm] Estribos

V11

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 185 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 059 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 175 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V121

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 250 3105 250 2 13 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 116 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 238 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V122

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 218 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 085 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 215 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V123

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 236 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 097 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 274 3105 274 2 14 201 495 495 ϕ8025

V131

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 237 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 121 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 261 3105 261 2 13 201 495 495 ϕ8025

V132

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 251 3105 251 2 13 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 087 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 210 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V133

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 294 3105 294 2 15 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 077 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 243 3105 243 2 12 201 495 495 ϕ8025

Quadro 49 - Armaduras de Esforccedilo Transverso nas Vigas da Cobertura

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

60

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck= 25 Mpa

b= 03 m

h= 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas Secccedilotildees Combinaccedilatildeo ρwmin min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m]

max

swA

s

[cm2m

]

sw

adoptado

A

s

[cm2m]

Nordm

ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m

]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

slmaacutex

[mm]

stmaacutex

[mm] Estribos

V141

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 306 3105 306 2 15 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 085 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 295 3105 295 2 15 201 495 495 ϕ8025

V142

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 294 3105 294 2 15 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 089 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 307 3105 307 2 15 201 495 495 ϕ8025

V15

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 232 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 027 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 240 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V161

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 406 3105 406 2 20 251 495 495 ϕ802

12Vatildeo 00008 240 046 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 273 3105 273 2 14 201 495 495 ϕ8025

V162

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 235 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 032 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 420 3105 420 2 21 251 495 495 ϕ8025

V171

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 325 3105 325 2 16 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 099 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 373 3105 373 2 19 201 495 495 ϕ8025

V172

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 354 3105 354 2 18 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 078 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 284 3105 284 2 14 201 495 495 ϕ8025

Quadro 49 - Armaduras de Esforccedilo Transverso nas Vigas da Cobertura (cont)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 61

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4cm

d = 066 m

Vigas Secccedilotildees Combinaccedilatildeo ρwmin

min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m]

max

swA

s

[cm2m]

sw

adoptado

A

s

[cm2m]

nordm ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

slmaacutex

[mm]

stmaacutex

[mm]

Estribos

V173

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 392 3105 392 2 20 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 283 3105 283 2 14 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 441 3105 441 2 22 251 495 495 ϕ8025

Quadro 49 - Armaduras de Esforccedilo Transverso nas Vigas da Cobertura (cont)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

62

444 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo - Fendilhaccedilatildeo

O dimensionamento aos estados limites de fendilhaccedilatildeo foi efetuado aplicando os criteacuterios

do EC2 atraveacutes de uma folha de caacutelculo em ˝Excel˝ e recorrendo tambeacutem ao software ˝Gala

Reinforcement˝

Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo

Materiais

Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo C2530

fck = 25 Mpa

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

Viga Combinaccedilatildeo fcteff

[MPa] kc k

Act

[cm2m]

Asmins

[cm2m]

V030mx070m ENV_ELU 26 04 1 1050 218

Conclusatildeo Todas as armaduras longitudinais das vigas da cobertura tecircm armaduras

superiores agrave armadura miacutenima de fendilhaccedilatildeo

Espaccedilamentos Maacuteximos dos Varotildees

O limite maacuteximo de abertura de fendas wmax natildeo pode ser superior a 03 mm uma vez que

todas as vigas satildeo da classe de exposiccedilatildeo XC2

A verificaccedilatildeo das aberturas das fendas foi realizada nas secccedilotildees dos apoios das vigas

Na Figura 436 estaacute indicada a verificaccedilatildeo para a secccedilatildeo mais desfavoraacutevel de uma das

vigas tendo-se verificado que a abertura maacutexima eacute de 0279 mm inferior ao valor maacuteximo

admissiacutevel

445 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Deformaccedilatildeo

Uma vez que as vigas foram dimensionadas de modo a satisfazerem os limites vatildeoaltura

de acordo com o EC2 considera-se que as flechas natildeo excedem os limites estabelecidos

Quadro 410 - Vigas de Coberturas - Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo

Figura 436 - Estado Limite de Fendilhaccedilatildeo na Secccedilatildeo do Apoio de uma das Vigas

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 63

Nota Em relaccedilatildeo agraves vigas de fundaccedilatildeo do Edifiacutecio o dimensionamento encontra-se no Anexo I

Pilares 45

451 Dimensionamento

Os pilares foram dimensionados a partir da anaacutelise direta dos ficheiros de resultados dos

esforccedilos NEdx + MEy + MEdz para as combinaccedilotildees mais desfavoraacuteveis determinados no

˝SAP2000˝ em relaccedilatildeo aos estados limites uacuteltimos

O dimensionamento orgacircnico foi feito com recurso agraves expressotildees das secccedilotildees sujeitas agrave

flexatildeo desviada com compressatildeo e ou traccedilatildeo a partir do software ˝Gala Reinforcement˝

considerando para os materiais o betatildeo da classe C2530 e o accedilo das armaduras ordinaacuterias

A500NR

De modo a facilitar o dimensionamento dos pilares criaram-se diferentes grupos com base

nos esforccedilos da mesma ordem de grandeza

a)

b)

Pilares Grupos

Secccedilotildees

[m x m] h

[m] a b

P11

A

035 035 185

P12 035 035 185

P13 035 035 185

P14 035 035 185

P15

B

035 035 185

P16 035 035 185

P17 035 035 185

P18 035 035 185

P19 C

035 035 185

P110 035 035 185

P111 D

035 035 185

P112 035 035 185

Figura 437 - Identificaccedilatildeo dos Grupos de Pilares ndash a) Vista em 3D b) Vista em Planta

Quadro 411 - Grupos e Geometria dos Pilares

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

64

452 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Longitudinais

O dimensionamento foi realizado de modo a verificar se os esforccedilos de caacutelculo para as

combinaccedilotildees de accedilotildees dos estados limites uacuteltimos mais condicionantes eram inferiores agrave

capacidade resistente das secccedilotildees previamente arbitradas (geometria e armaduras)

Os quadros e graacuteficos seguintes resumem o estudo das secccedilotildees dos diferentes grupos de

pilares a partir dos esforccedilos determinados no ˝SAP2000˝ tendo-se recorrido ao ˝Gala

Reinforcement˝ e tambeacutem a folhas elaboradas em ˝Excel˝ para as diferentes verificaccedilotildees

Pilares do Grupo A

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

Quadro 413 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo A

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 1587 kN (Compressatildeo)

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 2315 kN (Compressatildeo)

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wxx2) -15870 4007 1825

ELUT+

(Wy2) -23154 1643 712

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armadura

adotada

035 m x 035 m 245 905 49 8ϕ12

Figura 438 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N= - 1587 kN b) N= - 2315 kN

Quadro 412 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo A

Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 65

Pilares do Grupo B

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

Quadro 415 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo B

Pilares do Grupo C

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 804 kN (Compressatildeo)

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wxx1) -8040 -2080 3922

ELUT+(Wyy1) -10220 -3626 -3583

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armadura

adotada

035 m x 035 m 245 905 49 8ϕ12

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wyy1) -14467 -1189 1836

ELUE1y -10730 7014 1452

Quadro 414 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo B

Figura 439 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 804 kN b) N = - 1022 kN

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100M

z

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 1022 kN (Compressatildeo)

Quadro 416 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo C

Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

66

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

Quadro 417 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo C

Pilares do Grupo D

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armadura

adotada

035 m x 035 m 245 1257 49 4ϕ16+4ϕ12

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wyy1) -11142 -1273 -2928

ELUE1y -9015 1804 937

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 1073 kN (Compressatildeo)

Quadro 418 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo D

Figura 441 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 11142 kN b) N = - 9015 kN

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 mx 035m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 11142 kN (Compressatildeo)

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 mx 035m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 9015 kN (Compressatildeo)

-80

-40

0

40

80

-80 -40 0 40 80

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 14467 kN (Compressatildeo)

Figura 440 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 14467 kN b) N = - 1073 kN

Capacidade

Resistente Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 67

Quadro 419 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo D

Nota As armaduras consideradas para todos os pilares verificam a seguranccedila aos estados

limites uacuteltimos de flexatildeo composta

453 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Transversais (Cintas)

A partir dos esforccedilos transversos maacuteximos das combinaccedilotildees dos estados limites uacuteltimos

foram realizados os caacutelculos para o dimensionamento das armaduras transversais de acordo

com os elementos indicados nos Quadros 420 e 421

Quadro 420 - Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo

Materiais Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo

C2530

fck = 25 Mpa

b = 035 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

Pilares Secccedilotildees

VEdy

[kN]

VEdz

[kN]

acw ν θ [deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

PA 035m x 035m 2348 4087 1 054 45 439 Verifica

PB 035m x 035m 3741 3851 1 054 45 439 Verifica

PC 035m x 035m 1739 1301 1 054 45 439 Verifica

PD 035m x 035m 4596 3133 1 054 45 439 Verifica

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armaduras

adotadas

035 m x 035 m 245 1257 49 4ϕ16+4ϕ12

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

68

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4cm

Grupos

de Pilares Secccedilotildees

ρwmin

min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m]

max

swA

s

[cm2m]

[cm2m]

Nordm

Ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

sclmaacutex

[mm] Estribos

PA 035m x 035m 00008 280 337 3623 337 2 17 335 160 ϕ8015

PB 035m x 035m 00008 280 319 3623 319 2 16 335 160 ϕ8015

PC 035m x 035m 00008 280 154 3623 154 2 14 335 160 ϕ8015

PD 035m x 035m 00008 280 421 3623 421 2 21 335 160 ϕ8015

A Figura 442 representa a pormenorizaccedilatildeo das armaduras nos pilares

Quadro 421 - Cintas nos Pilares

Figura 442 - Armaduras nos Pilares

8ϕ12

Cintas ϕ8015

sw

adoptado

A

s

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 69

454 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo - Fendilhaccedilatildeo

Os estados limites de fendilhaccedilatildeo dos pilares foram analisados pelo ˝Gala Reinforcement˝

e tambeacutem em folhas de caacutelculo em ˝Excel˝

Armaduras Miacutenimas de Fendilhaccedilatildeo

Materiais

Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo C2530 fck= 25Mpa

A500 fyk= 500Mpa

Grupos

de

Pilares

fcteff

[MPa] kc k

Act

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

PA 26 04 1 613 127

PB 26 04 1 613 127

PC 26 04 1 613 127

PD 26 04 1 613 127

Nota Todas as armaduras longitudinais dos pilares tecircm uma armadura superior agrave armadura

miacutenima de fendilhaccedilatildeo verificando assim o estado limite de fendilhaccedilatildeo

Espaccedilamento Maacuteximos dos Varotildees

O limite maacuteximo de abertura de fendas wmax considerado foi de 03 mm uma vez que os

pilares da estrutura pertencem agrave classe de exposiccedilatildeo XC2

A verificaccedilatildeo das aberturas das fendas foi realizada nas secccedilotildees dos pilares conforme

indicado na Figura 442

Quadro 422 - Armaduras Miacutenimas de Fendilhaccedilatildeo dos Pilares

Figura 443 - Estado Limite de Fendilhaccedilatildeo nas Secccedilotildees dos Pilares

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

70

Sapatas 46

461 Dimensionamento

As sapatas foram calculadas segundo os criteacuterios gerais definidos na Memoacuteria Descritiva

De acordo com o que foi referido no preacute-dimensionamento os momentos fletores dos

pilares satildeo absorvidos diretamente pelas vigas de fundaccedilatildeo

As sapatas foram dimensionadas para as combinaccedilotildees raras e apenas para os esforccedilos

axiais provenientes da superestrutura a que se juntaram tambeacutem os pesos proacuteprios e da terra

sobre as sapatas

O caacutelculo das armaduras foi feito pelo Meacutetodo de Labelle a partir das seguintes expressotildees

462 Estados Limites Uacuteltimos ndash Resistecircncia agrave Rotura por Corte

Os Quadros 423 424 e 425 resumem todas verificaccedilotildees realizadas no caacutelculo das

sapatas

( )

8 ( )

tsd x osx bsd

syd syd

F A aA N

f B d f B

(Eq 41)

( )

8 ( )

tsd y osy bsd

syd syd

F B aA N

f B d f A

(Eq 42)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 71

Quadro 423 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila do Solo ndash Combinaccedilotildees Siacutesmicas

Sapatas

Betatildeo C2530

fcd = 167 Mpa

Accedilo A500

fyd = 435 Mpa Peso

de

Terra

[kN]

Peso

da

Sapata

[kN]

Combinaccedilatildeo Siacutesmica

Verificaccedilatildeo

Geometria Combinaccedilatildeo

Siacutesmica

A

[m]

B

[m]

H

[m]

H1

[m]

ao

[m]

bo

[m] Combinaccedilotildees

F3

[kN]

Nb

[kN] σsolo

[kNm2]

2σadm

[kNm2] σsolo le 2σadm Raacutecio

S11 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 10156 11847 7582 500 Verifica 015

S12 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 18417 20107 12868 500 Verifica 026

S13 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 19366 21056 13476 500 Verifica 027

S14 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 11036 12726 8145 500 Verifica 016

S15 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 16485 18175 11632 500 Verifica 023

S16 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 16372 18062 11560 500 Verifica 023

S17 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 10002 11692 7483 500 Verifica 015

S18 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 19535 21225 13584 500 Verifica 027

S19 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 25289 26980 17267 500 Verifica 035

S110 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 14129 15819 10124 500 Verifica 020

S21 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 4341 6032 3860 500 Verifica 008

S22 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 7219 8909 5702 500 Verifica 011

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

72

Quadro 424 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila do Solo ndash Combinaccedilotildees Raras

Sapatas

Betatildeo C2530

fcd = 167 MPa

Accedilo A500

fyd = 435 MPa Peso

de

Terra

[kN]

Peso

das

Sapata

s

[kN]

Combinaccedilatildeo Rara Verificaccedilatildeo

Geometria Combinaccedilatildeo Rara

A

[m]

B

[m]

H

[m]

H1

[m]

ao

[m]

bo

[m] Combinaccedilotildees

F3

[kN]

Nb

[kN]

σsolo

[kNm2]

σadm

[kNm2]

σsolole σadm Raacutecio

S11 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wxx1) 12505 14196 9085 250 Verifica 036

S12 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wyy1) 18620 20310 12999 250 Verifica 052

S13 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wyy1) 19575 21265 13610 250 Verifica 054

S14 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wyy1) 13704 15394 9852 250 Verifica 039

S15 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wxx1) 16775 18465 11817 250 Verifica 047

S16 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wyy1) 16850 18540 11865 250 Verifica 047

S17 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wy1) 12393 14083 9013 250 Verifica 036

S18 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wx1) 19613 21303 13634 250 Verifica 055

S19 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wyy1) 27681 29371 18797 250 Verifica 075

S110 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_Wx1(T-) 14548 16238 10393 250 Verifica 042

S111 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T+(Wy1) 6943 8634 5525 250 Verifica 022

S112 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T+(Wy1) 11365 13055 8355 250 Verifica 033

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 73

Sapatas

Peso

das

Sapatas

[kN]

Peso

de

Terra

[kN]

Esforccedilos da Estrutura Armaduras Direccedilatildeo X Armaduras Direccedilatildeo Y

Combinaccedilatildeo

Siacutesmica

Combinaccedilatildeo

Fundamental

Comb

Siacutesmica

Comb

Fund ArmX

Comb

Siacutesmica

Comb

Fund ArmY

Comb

(ELU)

F3

[kN]

Nbsd

[kN]

Comb

(ELU)

F3

[kN]

Nbsd

[kN]

Asxcalculo

[cm2m]

Asxcalculo

[cm2m]

Asy calculo

[cm2m]

Asy calculo

[cm2m]

S11 1172 518 E1x 10156 11847 T-(Wxx1) 17666 19357 091 148 ϕ12015 091 148 ϕ12015

S12 1172 518 E1x 18417 19588 SC1+SC2

(T+)

25289 26980 150 207 ϕ12015 150 207 ϕ12015

S13 1172 518 E1x 19366 20538 SC1+SC2

(T+)

25289 26980 157 207 ϕ12015 157 207 ϕ12015

S14 1172 518 E1x 11036 12208 T-(Wyy1) 19305 20996 094 161 ϕ12015 094 161 ϕ12015

S15 1172 518 E1x 16485 17657 SC1+SC2

(T+)

22669 24359 135 187 ϕ12015 135 187 ϕ12015

S16 1172 518 E1x 16372 17544 SC1+SC2

(T+)

22832 24523 134 188 ϕ12015 134 188 ϕ12015

S17 1172 518 E1x 10002 11174 T-(Wy1) 17664 19354 086 148 ϕ12015 086 148 ϕ12015

S18 1172 518 E1x 19535 20707 SC1+SC2

(T+)

26381 28071 159 215 ϕ12015 159 215 ϕ12015

S19 1172 518 E1x 25289 26461 T-(Wyy1) 37752 39442 203 302 ϕ12015 203 302 ϕ12015

S110 1172 518 E1x 14129 15301 SC2

(Wx1T-)

19716 21406 117 164 ϕ12015 117 164 ϕ12015

S111 1172 518 E1x 4341 5513 T+(Wy1) 10247 11937 042 091 ϕ12015 042 091 ϕ12015

S112 1172 518 E1x 7219 8390 T+(Wy1) 16327 18017 064 138 ϕ12015 064 138 ϕ12015

Quadro 425 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila das Sapatas

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

75

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

O dimensionamento da estrutura do piso metaacutelico consistiu na verificaccedilatildeo de seguranccedila

dos pilares e das vigas que formam esta estrutura a partir dos esforccedilos de caacutelculo

determinados no ˝SAP2000˝

Foram realizadas todas as verificaccedilotildees de seguranccedila para as secccedilotildees transversais e para os

elementos conforme o EC3

Recorreu-se tambeacutem ao programa ˝SemiComp˝ e a folhas de caacutelculo em ˝Excel˝ de modo

a comparar os resultados obtidos nas diversas verificaccedilotildees

O piso metaacutelico eacute constituiacutedo por um esqueleto formado por pilares e vigas principais com

perfis IPE100 e vigas secundaacuterias cujos perfis satildeo T50x6

Todo este conjunto estaacute ligado por um pavimento em accedilo em chapa xadrez 57 mm

Dimensionamento 51

511 Caracteriacutesticas Geomeacutetricas e Propriedades das Secccedilotildees Transversais

A verificaccedilatildeo da resistecircncia das secccedilotildees foi realizada a partir das caracteriacutesticas

geomeacutetricas dos perfis com base nas informaccedilotildees recolhidas na tabela de perfis laminados da

˝Arbed˝

Nos Quadros 51 e 52 indicam-se as carateriacutesticas geomeacutetricas dos perfis metaacutelicos

utilizados

Figura 51 - Vista em 3D do Piso Metaacutelico

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

76

Quadro 51 - Propriedades e Caracteriacutesticas Geomeacutetricas - Perfil IPE 100

fy

[MPa]

E

[MPa]

G

[kgm]

L

[m]

h

[mm]

b

[mm]

tw

[mm]

tf

[mm]

A

[mm2]

r

[mm]

235 210 81 168 100 55 41 57 1032 7

Eixo de Maior ineacutercia y-y Eixo de Menor Ineacutercia z-z Iy

[cm4]

Wely

[cm3]

Wply

[cm3]

iy

[cm]

Avz

[cm2]

Iz

[cm4]

Welz

[cm3]

Wplz

[cm3]

iz

[cm]

Avy

[cm2]

It

[cm4]

Iw

[cm6]

171 342 3941 407 508 1592 579 915 124 508 12 350

Quadro 52 - Propriedades e Carateriacutesticas Geomeacutetricas - Perfil T50x6

fy

[MPa]

E

[MPa]

G

[kgm]

L

[m]

h

[mm]

b

[mm]

s = t

[mm]

r

[mm]

A

[mm2]

235 210 444 06 50 50 6 6 564

Eixo x-x Eixo y-y

_ Ix

[cm4]

IxVx

[cm3]

ix

[cm]

Iy

[cm4]

IyVy

[cm3]

iy

[cm]

121 336 146 606 242 103

512 Classificaccedilatildeo da Classe das Secccedilotildees Transversais

Os Quadros 53 e 54 referem todos os passos empregues na classificaccedilatildeo das classes das

secccedilotildees transversais

Material Classificaccedilatildeo do Banzo Classificaccedilatildeo da Alma Classe agrave

Flexatildeo

+ Compressatildeo Accedilo S235 JR

fy = 235 MPa

ɛ= 1

c

[mm] c tf 9 ɛ

c

[mm] c tw 33 ɛ

1845 32 9 Banzo da

Classe 1 746 182 33

Alma da

Classe 1 1

Quadro 54 - Classificaccedilatildeo das Secccedilotildees do Perfil T50 x 6

Material Classificaccedilatildeo do Banzo Classificaccedilatildeo da Alma Classe agrave

Flexatildeo Accedilo 235 JR

fy = 235 MPa

ɛ= 1

c

[mm] c t 9 ɛ

c

[mm] c t 33 ɛ

16 27 10 Banzo da

Classe 1 38 63 33

Alma da

Classe 1 1

Quadro 53 - Classificaccedilatildeo das Secccedilotildees do Perfil IPE 100

f

c9 ε

t

w

c33 ε

t

f

c9 ε

t

w

c33 ε

t

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 77

Dimensionamento das Secccedilotildees Transversais e dos Elementos dos Pilares e das 52

Vigas

Os elementos que constituem os pilares e as vigas foram dimensionados recorrendo aos

processos indicados no Quadro 55

Quadro 55 - Processos utilizados no dimensionamento da Estrutura Metaacutelica

Processos de Caacutelculo Resistecircncia das Secccedilotildees

Transversais

Resistecircncia dos

Elementos

1 ndash Folha de Caacutelculo

em ˝Excel˝

Esforccedilo Axial de Compressatildeo

Momento Fletor e Esforccedilo

Transverso

Flexatildeo Composta

Flexatildeo Desviada

Flexatildeo Composta com

Esforccedilo Transverso

Encurvadura por

Compressatildeo

Encurvadura Lateral

Flexatildeo Composta

com Compressatildeo

2 ndash ˝SAP 2000˝

3 ndash ˝SemiComp˝

(+˝LTBeam˝)

4 ndash Comparaccedilatildeo dos

Resultados

Dimensionamento dos Pilares IPE 100 53

Estados Limites Uacuteltimos - Verificaccedilatildeo da Resistecircncia das Secccedilotildees e dos Elementos

mais solicitados

Foi realizada uma anaacutelise aos estados limites uacuteltimos dos perfis IPE100 que constituem os

montantes da estrutura metaacutelica tendo-se escolhido o pilar com maior raacutecio obtido no

programa de elementos finitos

No Quadro 56 apresentam-se os raacutecios de todos os pilares para a combinaccedilatildeo

condicionante dos estados limites uacuteltimos

Quadro 56 - Raacutecios dos Pilares

Nordm

Barra Perfil Tipo Combinaccedilotildees Raacutecio

537 IPE100 Pilar ELU 037

549 IPE100 Pilar ELU 034

528 IPE100 Pilar ELU 033

582 IPE100 Pilar ELU 032

534 IPE100 Pilar ELU 032

562 IPE100 Pilar ELU 030

552 IPE100 Pilar ELU 029

525 IPE100 Pilar ELU 028

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

78

Quadro 56 - Raacutecios dos Pilares (cont)

Nordm

Barra Perfil Tipo Combinaccedilotildees Raacutecio

585 IPE100 Pilar ELU 028

565 IPE100 Pilar ELU 026

513 IPE100 Pilar ELU 025

517 IPE100 Pilar ELU 025

515 IPE100 Pilar ELU 024

541 IPE100 Pilar ELU 022

545 IPE100 Pilar ELU 022

520 IPE100 Pilar ELU 022

532 IPE100 Pilar ELU 022

554 IPE100 Pilar ELU 022

539 IPE100 Pilar ELU 022

558 IPE100 Pilar ELU 021

533 IPE100 Pilar ELU 021

524 IPE100 Pilar ELU 021

504 IPE100 Pilar ELU 021

543 IPE100 Pilar ELU 021

522 IPE100 Pilar ELU 021

556 IPE100 Pilar ELU 021

502 IPE100 Pilar ELU 020

478 IPE100 Pilar ELU 020

490 IPE100 Pilar ELU 019

560 IPE100 Pilar ELU 019

547 IPE100 Pilar ELU 019

530 IPE100 Pilar ELU 019

506 IPE100 Pilar ELU 018

482 IPE100 Pilar ELU 017

480 IPE100 Pilar ELU 017

481 IPE100 Pilar ELU 017

487 IPE100 Pilar ELU 017

498 IPE100 Pilar ELU 017

580 IPE100 Pilar ELU 017

496 IPE100 Pilar ELU 016

493 IPE100 Pilar ELU 015

477 IPE100 Pilar ELU 015

574 IPE100 Pilar ELU 010

579 IPE100 Pilar ELU 008

567 IPE100 Pilar ELU 007

571 IPE100 Pilar ELU 007

569 IPE100 Pilar ELU 007

572 IPE100 Pilar ELU 006

483 IPE100 Pilar ELU 006

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 79

Esforccedilos de Caacutelculo para a combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel

Os esforccedilos de caacutelculo do pilar com maior raacutecio correspondente agrave combinaccedilatildeo mais

desfavoraacutevel estatildeo indicados na Figura 53 e no Quadro 57

Diagramas de Esforccedilos de Caacutelculo

NEd

[kN]

MyEd

[kNm]

MzEd

[kNm]

VyEd

[kN]

VzEd

[kN]

Quadro 57 - Esforccedilos de Caacutelculo mais desfavoraacuteveis na secccedilatildeo do Pilar

Esforccedilos Atuantes de Caacutelculo

NED

[kN]

MyED

[kNm]

MzED

[kNm]

VyEd

[kN]

VzEd

[kN]

-2676 -013 -012 -007 -008

Figura 53 - Diagramas de Esforccedilos de Caacutelculo

Figura 52 ndash Raacutecios de Dimensionamento da Combinaccedilatildeo mais condicionante do pilar IPE100

˝SAP 2000˝

Nordm

Barra Perfil Tipo Comb Raacutecio

537 IPE100 Pilar ELU 037

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

80

531 Processos de Caacutelculo

1ordm Processo - Dimensionamento pelas Folhas de Caacutelculo em ˝Excel˝

O dimensionamento em ˝Excel˝ permitiu proceder agraves seguintes verificaccedilotildees

Resistecircncia das Secccedilotildees Transversais

Quadro 58 ndash Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Axial de Compressatildeo

Quadro 59 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo

Quadro 510 - Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Transverso

Esforccedilo Transverso

Eixo y-y Eixo z-z Encurvadura por Esforccedilo

Transverso

VyEd

[kN]

VplyRd

[kN]

VzED

[kN]

VplzRd

[kN]

ɛ η

007 6892 0001 Verifica 008 6895 0001 Verifica 244 1 1 72 Verifica

Esforccedilo Axial de Compressatildeo

NED(-)

[kN]

NcRd

[kN]

2676 24252 011 Verifica

Momento Fletor

Eixo y-y Eixo z-z

MyED

[kNm]

Mplrdy

[kNm]

yEd

cyRd

M

M

yEd

cyRd

10M

M

MzED

[kNm]

MplzRd

[kNm]

zEd

czRd

M

M

zEd

czRd

10M

M

013 926 001 Verifica 012 215 013 Verifica

Ed

cRd

N

N

Ed

cRd

10N

N

yEd

cyRd

V

V

yEd

cyRd

10V

V

zEd

czRd

V

V

zEd

czRd

10V

V

w

w

h

t

ε72 times

η

w

w

h ε 72 times

t η

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 81

Quadro 511 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Composta (M+N)

Flexatildeo Composta (M+N)

Eixo y-y Eixo z-z

1ordf Condiccedilatildeo 2ordf Condiccedilatildeo

Natildeo eacute

necessaacuterio

minorar o

MplRd

Natildeo eacute

necessaacuterio

minorar o

MplRd

025NplRd NEd le 025 NplRd

6063 Verifica 4818 Verifica 9261 0014 Verifica 9635 Verifica 215 006 Verifica

Quadro 512 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Desviada

Flexatildeo Composta com Esforccedilo Transverso (M+N+V)

Eixo y-y Eixo z-z

ρy

1ordf Condiccedilatildeo 2ordf Condiccedilatildeo Natildeo eacute necessaacuterio

minorar o MplRd n le 020 05VRd VEd le 05VRd

Natildeo eacute necessaacuterio

minorar o MplRd

025 NRd NEd le 025 NRd 05VRd VEd le 05VRd MNVyRd le MplyRd MNVzRd le MplzRd

1 6063 Verifica 3446 Verifica 926 Verifica 3447 Verifica 215

Flexatildeo Desviada

α = 5n 1 yEd zEd

NyRd NzRd

M M

M M

yEd zEd

NyRd NzRd

10M M

M M

2 1 0056 Verifica

w w

M0

05 h t

w wEd

M0

05 h t

γN

NyRd plyRd=M M

yEd

NyRd

M

M

yEd 10

NyRd

M

M w w y

M0

h t

γ

f w w yEd

M0

h t

γ

fN

NzRd plzRd=M M

zEd

NzRd

M

M

zEd10

NzRd

M

M

Quadro 513 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Composta com Esforccedilo Transverso (M+N+V)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

82

Elementos Uniformes Comprimidos - Colunas

Curva de Encurvadura Encurvadura segundo o Eixo mais Resistente y-y Encurvadura segundo o Eixo menos Resistente z-z

h

b

tf

[mm]

Curva

eixo

y-y

Curva

eixo

z-z

βA λ1 αy Lcry λy y

y y 02y

NbyRd

[kN]

Ed

byRd

10N

N αz Lcrz λz

z

z z z 02

NbRdz

[kN]

Ed

bzRd

10N

N

18 57 a b 1 939 021 168 413 044 062 094 Verifica 2285 Verifica 034 168 1355 14 175 036 Verifica 8831 Verifica

Elementos Uniformes em Flexatildeo - Resistecircncia agrave Encurvadura

Encurvadura Lateral

Tipo de

diagrama de

Momentos em y

kz C1 Mcr

[kNm]

Wy

[cm3] LT

LT0

LT LT0

h

b

Curva de

Encurv

Lateral

αLT β LT LT

MbRdy

[kNm]

Ed

bRdy

10M

M

10 188 23 3941 064 04

Com risco de

bambeamento 182 b 034 075 070 090 832 Verifica

Quadro 514 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura por Compressatildeo

Quadro 515 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura Lateral

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 83

Resistecircncia do Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo ndash Colunas - Viga

Quadro 518 - Flexatildeo Composta com Compressatildeo

c) Flexatildeo Composta com Compressatildeo Colunas - Viga

Eq661 le 1

Eq662 le 1

012 001 0029 016 Verifica 030 0014 0048 037 Verifica

a) Caacutelculo dos Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes

a1) Cmy - Flexatildeo na direccedilatildeo do Eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo z-z

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de

Diagramas de

Momentos

Tipo de

Carga Ѱy Cmy

168 0 013 Linear Uniforme 0 06

a2) Cmz - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo z-z e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Lz

[m]

MEdzesq

[kNm]

MEdzdir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱz Cmz

168 0 012 Linear Uniforme 0 06

a3) CmLT - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱy CmLT

168 0 013 Linear Uniforme 0 06

b) Fatores de Interaccedilatildeo kij ndash Meacutetodo

Alternativo 2

kyy kyz kzy kzz

06 051 091 085

Ed

y

y

M1

A

χγ

N

f

yEd

yyply y

LTM1

k

χγ

M

W fzEd

yzplz y

M1

k timestimes

γ

M

W f

yEd zEdEdyy yz

ply plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA times times

χ χ timesγ γ γ

y y

y

M MN

f W f W f

Ed

y

z

M1

A

χγ

N

fyEd

zyply y

LTM1

k timestimes

χ timesγ

M

W fzEd

zzplz y

M1

k times

γ

M

W f

yEd zEdEdzy zz

ply y plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA

χ χγ γ γ

y

z

M MN

f W f W f

Quadro 517 - Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes Quadro 516 ndash Fatores de Interaccedilatildeo kij

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

84

2ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelo ˝SAP2000˝

Apresenta-se na Figura 54 os resultados do dimensionamento da folha de caacutelculo do

˝SAP2000˝ que inclui os seguintes itens

1 ndash Identificaccedilatildeo do nordm da barra perfil comprimento combinaccedilatildeo de accedilatildeo classe de secccedilatildeo

2 ndash Caracteriacutesticas e propriedades geomeacutetricas do perfil

3 ndash Esforccedilos de caacutelculo para a combinaccedilatildeo que conduz a um maior raacutecio

4 ndash Dimensionamento da secccedilatildeo agrave flexatildeo composta com compressatildeo

5 ndash Dimensionamento agrave encurvadura por compressatildeo

6 e 7 ndash Dimensionamento agrave encurvadura lateral

8 ndash Fatores de Interaccedilatildeo

1

2

3

4

5

Figura 54 - Folha de Dimensionamento do ˝SAP2000 ˝ para o Pilar IPE100 mais solicitado

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 85

3ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelo ˝SemiComp˝

Este software foi utilizado para a verificaccedilatildeo da secccedilatildeo mais esforccedilada e tambeacutem do

elemento agrave flexatildeo composta com compressatildeo conforme os resultados indicados nas Figuras

55 56 e 57

6

7

8

Figura 54 - Folha de Dimensionamento do ˝SAP2000 ˝ para o Pilar IPE100 mais solicitado (cont)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

86

Verificaccedilatildeo da Secccedilatildeo

Figura 55 - Folha de Caacutelculo do ˝SemiComp˝ - Verificaccedilatildeo da Secccedilatildeo Transversal

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 87

Verificaccedilatildeo do Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo

Figura 56 - Folha de Caacutelculo do ˝SemiComp˝ - Verificaccedilatildeo para o Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

88

Nota Para a utilizaccedilatildeo do software ˝SemiComp˝ foi necessaacuterio determinar previamente o

momento criacutetico tendo-se utilizado para esta finalidade o software ˝LTBeam˝ cujo

resultado estaacute indicado na Figura 57

532 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Verificaccedilatildeo de Seguranccedila aos Estados Limites de

Deformaccedilatildeo

A verificaccedilatildeo de seguranccedila aos estados limites de utilizaccedilatildeo foi determinada com base nos

deslocamentos horizontais nas direccedilotildees x e y determinados no ˝SAP2000˝

No Quadro 519 apresentam-se os deslocamentos maacuteximos e os valores admissiacuteveis para o

pilar mais condicionante

Quadro 519 - Deslocamento Horizontal Maacuteximo do Pilar

Elemento H300

[cm]

δx

[cm] δx le H300

δy

[cm] δy le H300

Pilar

IPE100 168300 = 056 0008 Verifica 0015 Verifica

A verificaccedilatildeo de seguranccedila aos estados limites de utilizaccedilatildeo foi realizada com base nos

deslocamentos horizontais nas direccedilotildees x e y determinados no ˝SAP2000˝

Figura 57 - Determinaccedilatildeo do Momento Critico - ˝LTBeam˝

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 89

52 Dimensionamento das Vigas IPE 100

Estados Limites Uacuteltimos - Verificaccedilatildeo da Resistecircncia das Secccedilotildees e dos Elementos

mais solicitados

No dimensionamento aos estados limites uacuteltimos das vigas dos perfis IPE100 foi escolhida

a viga com maior raacutecio para a combinaccedilatildeo mais condicionante

No Quadro 520 apresentam-se os raacutecios de todas as vigas para a combinaccedilatildeo desfavoraacutevel

dos estados limites uacuteltimos

Quadro 520 - Raacutecios das Vigas

Nordm Barra Perfil Tipo Combinaccedilotildees Raacutecios

623 IPE100 Viga ELU 038

622 IPE100 Viga ELU 037

188 IPE100 Viga ELU 037

150 IPE100 Viga ELU 036

148 IPE100 Viga ELU 036

187 IPE100 Viga ELU 035

162 IPE100 Viga ELU 035

175 IPE100 Viga ELU 035

189 IPE100 Viga ELU 035

186 IPE100 Viga ELU 034

174 IPE100 Viga ELU 034

161 IPE100 Viga ELU 033

163 IPE100 Viga ELU 033

176 IPE100 Viga ELU 033

173 IPE100 Viga ELU 032

160 IPE100 Viga ELU 032

201 IPE100 Viga ELU 029

200 IPE100 Viga ELU 029

202 IPE100 Viga ELU 028

199 IPE100 Viga ELU 028

140 IPE100 Viga ELU 020

139 IPE100 Viga ELU 020

178 IPE100 Viga ELU 019

177 IPE100 Viga ELU 019

165 IPE100 Viga ELU 018

164 IPE100 Viga ELU 018

781 IPE100 Viga ELU 018

780 IPE100 Viga ELU 018

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

90

Esforccedilos de Caacutelculo para a combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel

Na Figura 59 e no Quadro 521 apresentam-se os esforccedilos de caacutelculo da viga com maior

raacutecio correspondente agrave combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel

531 Diagramas de Esforccedilos de Caacutelculo

MyEd [kNm]

[k]

VzEd [kN]

Quadro 521 - Esforccedilos de Caacutelculo mais desfavoraacuteveis na secccedilatildeo da Viga

NED

[kN]

MyED

[kNm]

MzED

[kNm]

VyEd

[kN]

VzEd

[kN]

Sem

significado 337

Sem

significado

Sem

significado -1046

Figura 59 - Diagramas de Esforccedilos na Viga

Figura 58 - ˝SAP2000˝ - Raacutecios de Dimensionamento da Viga mais solicitada

Nordm

Barra Perfil Tipo Comb Raacutecio

623 IPE100 Viga ELU 038

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 91

533 Processos de Caacutelculo

1ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelas Folhas de Caacutelculo em ˝Excel˝

Verificaccedilotildees realizadas para a viga - IPE100

Resistecircncia das Secccedilotildees Transversais

Quadro 522 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo

Quadro 523 - Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Transverso

Esforccedilo Transverso

Eixo z-z Encurvadura por Esforccedilo

Transverso

VzEd

[kN]

VplzRd

[kN]

ɛ η

1046 6895 0152 Verifica 244 1 1 72 Verifica

Momento Fletor

Eixo y-y

MyEd

[kNm]

Mplrdy

[kNm]

yEd

cyRd

10M

M

337 926 036 Verifica

yEd

cyRd

M

M

zEd

czRd

V

V

zEd

czRd

10V

V

w

w

h

t

ε72 times

η

w

w

h ε 72 times

t η

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

92

Resistecircncia do Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo ndash Colunas-Viga

Elementos Uniformes em Flexatildeo

Encurvadura Lateral

Tipo de

Diagrama de

Momentos em y

ψ C1 kz Mcr

[kNm]

Wy

[cm3]

Curva de

Encurv

Lateral

MbyRd

0 188 1 2372 3941 063 04 Com risco de

Bambeamento 182 b 034 08 069 091 839 040 Verifica

a) Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes

a1) Cmy - Flexatildeo na direccedilatildeo do Eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo z-z

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de

Diagramas de

Momentos

Tipo de

Carga Ѱy Cmy

161 0 337 Linear Uniforme 0 06

a2) Cmz - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo z-z e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Lz

[m]

MEdzesq

[kNm]

MEdzdir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱz Cmz

161 0 0 - Uniforme 0 0

a3) CmLT - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱy CmLT

161 0 337 Linear Uniforme 0 06

b) Fatores de Interaccedilatildeo kij ndash Meacutetodo

Alternativo 2

kyy kyz kzy kzz

06 0 10 0

Quadro 524 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura Lateral

LT LT0 LT LT0 h

b LT LTΦ LTEd

byRd

M

MEd

byRd

10M

M

Quadro 526 - Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes Quadro 525 - Fatores de Interaccedilatildeo kij

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 93

Quadro 527 - Flexatildeo Composta Com Compressatildeo

a) Flexatildeo Composta com Compressatildeo Colunas - Viga

Eq661 le 1

Eq662 le 1

0 0241 0 0241 Verifica 0 0402 0 0402 Verifica

yEd

yyply y

LTM1

k

χγ

M

W fEd

y

y

M1

A

χγ

N

fzEd

yzplz y

M1

k timestimes

γ

M

W f

yEd zEdEdyy yz

ply plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA times times

χ χ timesγ γ γ

y y

y

M MN

f W f W fEd

y

z

M1

A

χγ

N

f

zEdzy

ply y

LTM1

k

χγ

M

W fzEd

zzplz y

M1

k times

γ

M

W f

yEd zEdEdzy zz

ply y plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA

χ χγ γ γ

y

z

M MN

f W f W f

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

94

2ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelo˝ SAP2000˝

Na Figura 510 apresentam-se alguns dos resultados do dimensionamento da folha de

caacutelculo do ˝SAP2000˝ utilizados na verificaccedilatildeo das secccedilotildees transversais da viga mais

esforccedilada bem como no estudo da encurvadura lateral (bambeamento)

De acordo com os diagramas de esforccedilos de caacutelculo momentos fletores e esforccedilos

transversos mais desfavoraacuteveis estudaram-se os trecircs troccedilos em que a viga ao bambeamento

Estados Limites Uacuteltimos

1ordmTroccedilo

2ordmTroccedilo

3ordmTroccedilo

Figura 510 - Folhas de Dimensionamento do ˝SAP2000˝ para a Viga IPE100

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 95

Verificaccedilotildees

Os Quadros 528 e 529 apresentam as verificaccedilotildees realizadas

Quadro 528 - Valores dos Esforccedilos em cada Troccedilo da Viga

Troccedilos Mcr

[kNm]

MbRd

[kNm]

1ordm 10483 914

2ordm 5534 880

3ordm 20371 923

Quadro 529 - Raacutecios das Secccedilotildees mais Esforccediladas e da Encurvadura da Viga

Raacutecios ndash Verificaccedilotildees

Secccedilotildees mais Esforccediladas Encurvadura

da Viga

Ed

Rd

N

N

y Ed

y Rd

M

M

z Ed

z Rd

V

V

z Ed

z Rd

M

M

y Ed

y bRd

M

M

Sem

Significado

3370363

926

10420152

6867

Sem

Significado 337

038288

Nota Uma vez que NEd eacute igual a zero e VEd le 05VRd os momentos resistentes de caacutelculo natildeo

satildeo minorados pela presenccedila deste esforccedilo

4ordm Quadro Comparativo

Nos Quadros 530 e 531 apresentam-se a comparaccedilatildeo dos diferentes resultados obtidos

Quadro 530 - Raacutecios na Viga

Folhas de

Caacutelculo ˝SAP2000˝

y Ed

y Rd

M

M 036 036

z Ed

z Rd

V

V 0152 0152

Quadro 531 - Raacutecios na Viga

Folhas de

Caacutelculo ˝SAP2000˝

Mcr

1ordm Troccedilo 15315 10483

2ordm Troccedilo 5970 5534

3ordm Troccedilo 23238 20371

MbRd

1ordm Troccedilo 926 9143

2ordm Troccedilo 926 88

3ordm Troccedilo 926 923

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

96

Conclusotildees Verifica-se no Quadro 530 que os resultados do dimensionamento pelos dois

processos conduzem a valores da mesma ordem de grandeza e inferiores agrave

unidade

Estados Limites de Serviccedilo

A verificaccedilatildeo da seguranccedila aos estados limites de utilizaccedilatildeo foi realizada com base nos

deslocamentos verticais maacuteximos para a combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel conforme se indica

na Figura 511

Quadro 532 - Deslocamento Maacuteximo da Viga

Elemento δmaxSAP2000

[cm]

δmaxEC3 = L300

[cm] δmaxSAP2000 le L300

Viga

IPE100 017 161300 = 054 Verifica

53 Ligaccedilotildees

534 Ligaccedilotildees Soldadas

As ligaccedilotildees soldadas foram dimensionadas de acordo com a informaccedilatildeo indicada na

Memoacuteria Descritiva

A Figura 512 apresenta o aacutebaco que permite de um modo simples proceder ao

dimensionamento dos cordotildees das soldaduras de acircngulo

Figura 511 - Deslocamento Maacuteximo da Viga para a Combinaccedilatildeo ELServiccedilo

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 97

Figura 512 - Aacutebaco de Dimensionamento dos Cordotildees de Soldadura de acircngulo S235 JR

Ligaccedilatildeo do Pilar ndash Viga (Soldada)

LOADS

Case Manual calculations

Mb2Ed = -337 [kNm] Bending moment in the left beam

Vb2Ed = -1046 [kN] Shear force in the left beam

Nb2Ed = -013 [kN] Axial force in the left beam

Mc2Ed = -012 [kNm] Bending moment in the upper column

Vc2Ed = -008 [kN] Shear force in the upper column

Nc2Ed = -2676 [kN] Axial force in the upper column

RESULTS

WEB PANEL - SHEAR Mb1Ed = 000 [kNm] Bending moment (right beam) [53(3)]

Mb2Ed = -337 [kNm] Bending moment (left beam) [53(3)]

Vc1Ed = 000 [kN] Shear force (lower column) [53(3)]

Vc2Ed = -008 [kN] Shear force (upper column) [53(3)]

z = 94 [mm] Lever arm [625]

VwpEd = (Mb1Ed - Mb2Ed) z - (Vc1Ed - Vc2Ed) 2

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 50 100 150 200 250 300

FwR

d [

kN]

L [mm] - Comprimento de cordatildeo

Cordotildees de Soldadura em Accedilo S235 JR

a=12mm

a=11mm

a=10mm

a=9mm

a=8mm

a=7mm

a=6mm

a=5mm

a=4mm

a=3mm

Figura 513 - Pormenor em 3D da ligaccedilatildeo Pilar - Viga

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

98

VwpEd = 3570 [kN] Shear force acting on the web panel [53(3)]

Avs = 508 [cm2] Shear area of the column web EN1993-1-1[626(3)]

Avc = 508 [cm2] Shear area EN1993-1-1[626(3)]

ds = 94 [mm] Distance between the centroids of stiffeners [6261(4)]

MplfcRd = 010 [kNm] Plastic resistance of the column flange for bending [6261(4)]

MplstuRd = 012 [kNm] Plastic resistance of the upper transverse stiffener for bending [6261(4)]

MplstlRd = 012 [kNm] Plastic resistance of the lower transverse stiffener for bending [6261(4)]

VwpRd = 09 ( Avsfywc ) (3 M0) + Min(4 MplfcRd ds (2 MplfcRd + MplstuRd + MplstlRd) ds) VwpRd = 6656 [kN] Resistance of the column web panel for shear [6261]

VwpEd VwpRd le 10 054 lt 100 verified (054)

WELD RESISTANCE Aw = 1700 [cm

2] Area of all welds [4532(2)]

Awy = 1103 [cm2] Area of horizontal welds [4532(2)]

Awz = 597 [cm2] Area of vertical welds [4532(2)]

Iwy = 28893 [cm4] Moment of inertia of the weld arrangement with respect to the hor axis [4532(5)]

max=max = 000 [MPa] Normal stress in a weld [4532(5)]

= = 000 [MPa] Stress in a vertical weld [4532(5)]

II = 000 [MPa] Tangent stress [4532(5)]

w = 080

Correlation coefficient [4532(7)]

[max2 + 3(max

2)] le fu(wM2) 000 lt 23500 verified (000)

[2 + 3(

2+II

2)] le fu(wM2) 000 lt 23500 verified (000)

le 09fuM2 000 lt 16920 verified (000)

WEAKEST COMPONENT COLUMN WEB PANEL - SHEAR

Connection conforms to the code Ratio 054

535 Ligaccedilotildees Aparafusadas

Com base no software Robot Structural Analysis Professional junta-se a justificaccedilatildeo de

uma ligaccedilatildeo aparafusada do pilar rotulado agrave laje teacuterrea de fundaccedilatildeo da cave

No Anexo II estaacute o relatoacuterio completo do caacutelculo realizado

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 99

Ligaccedilatildeo na base do Pilar Rotulado

LOADS

Case Manual calculations

NjEd = -2676 [kN] Axial force

VjEdy = -007 [kN] Shear force

VjEdz = -008 [kN] Shear force

RESULTS

COMPRESSION ZONE

COMPRESSION OF CONCRETE

c = 23 [mm] Additional width of the bearing pressure zone [625(4)]

fjd = 1994 [MPa] Design bearing resistance [625(7)]

FcRdn = 19845 [kN] Bearing resistance of concrete for compression [6282(1)]

RESISTANCES OF SPREAD FOOTING IN THE COMPRESSION ZONE

NjRd = FcRdn NjRd = 19845 [kN] Resistance of a spread footing for axial compression [6282(1)]

CONNECTION CAPACITY CHECK

NjEd NjRd le 10 (624) 013 lt 100 verified (013)

Figura 514 - Pormenor em 3D da ligaccedilatildeo na base s do Pilar Rotulado

A ndash PECcedilAS ESCRITAS

IV CONCLUSOtildeES

CONCLUSOtildeES

A realizaccedilatildeo deste trabalho permitiu a aplicaccedilatildeo praacutetica de diversos conceitos adquiridos

nas vaacuterias unidades curriculares do curso de engenharia civil possibilitando tambeacutem a

aprendizagem de novos conceitos no domiacutenio do dimensionamento de estruturas que foram

fundamentais para a realizaccedilatildeo do Projeto da Sala Eleacutetrica e do Posto de Transformaccedilatildeo

O estudo aprofundado de outros projetos em conjunto com outros conhecimentos

complementares adquiridos na anaacutelise estrutural de estruturas foram tambeacutem fundamentais

no desenvolvimento das diferentes fases deste Projeto

A elaboraccedilatildeo deste trabalho permitiu adquirir e consolidar conhecimentos nas aacutereas

referentes a

Regulamentaccedilatildeo Europeia (Eurocoacutedigos Estruturais) na parte referente da anaacutelise das

accedilotildees do vento sismo temperatura etc

Aprendizagem de softwares tais como ˝SAP2000˝ ˝GaLa Reinforcement˝

˝SemiComp˝ ˝LTBeam˝ etc

Elaboraccedilatildeo de tabelas de caacutelculo em ˝Excel˝ utilizadas quer para o dimensionamento

orgacircnico de elementos em betatildeo armado mas tambeacutem para secccedilotildees e elementos

metaacutelicos

Elaboraccedilatildeo de peccedilas desenhadas com recurso ao ˝Autocad˝

Perspetivas Futuras

O dimensionamento deste Edifiacutecio a partir de uma soluccedilatildeo totalmente metaacutelica ou em

betatildeo armado com elementos preacute-fabricados de modo a compararem-se os custos entre a

soluccedilatildeo deste Projeto e estas soluccedilotildees

Programar parte das tabelas que serviram para o dimensionamento dos elementos de betatildeo

armado e metaacutelicos com recurso agrave linguagem de Visual Basic (VBA)

Desafiar alguns colegas de curso de modo a publicar em conjunto tabelas e aacutebacos que

permitam proceder ao dimensionamento de vigas pilares e sapatas em betatildeo armado de um

modo mais ceacutelere

Page 15: A PEÇAS ESCRITAS III. MEMÓRIA JUSTIFICATIVA

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

6

114 Muros da Cave

A espessura dos muros da cave foi definida com base nos esforccedilos provenientes do peso

proacuteprio e dos impulsos do terreno tendo-se considerado uma espessura de 025 m para todos

os muros

Quadro 14 - Dimensotildees dos Muros da Cave

Betatildeo C2530

fck = 25 Mpa

Accedilo A500

fyk = 500 Mpa Rec= 3 cm

Muros

da Cave

Lvatildeo

[m]

Secccedilotildees

Transversais

[m x m] p11 335 025 x 185

p12 335 025 x 185

p13 385 025 x 185

p14 398 025 x 185

p15 398 025 x 185

p16 398 025 x 185

p17 398 025 x 185

p18 335 025 x 185

p19 335 025 x 185

p110 385 025 x 185

115 Platibandas

As platibandas foram dimensionadas em funccedilatildeo dos pormenores dos desenhos do projeto

de arquitetura tendo-se considerado secccedilotildees com as dimensotildees de 012 m x 11 m

116 Sapatas

O preacute-dimensionamento das sapatas foi efetuado de modo a garantir que os esforccedilos da

superestrutura fossem inferiores agraves tensotildees admissiacuteveis do terreno de fundaccedilatildeo

De referir que na estrutura deste Edifiacutecio os momentos fletores nas bases dos pilares satildeo

absorvidos diretamente pelas vigas de fundaccedilatildeo razatildeo pela qual as sapatas foram calculadas

soacute para os esforccedilos axiais

As dimensotildees em planta das sapatas Amin foram calculadas pela expressatildeo

Considerou-se para a tensatildeo admissiacutevel no terreno de fundaccedilatildeo 025 MPa

No Quadro 15 indicam-se as dimensotildees das sapatas

(Eq 16) pilar

minadm

NA

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 7

Quadro 15 - Geometria das Sapatas

Betatildeo C2530

fck=25 Mpa

Accedilo A500

fyk=500 Mpa Rec=4 cm

Sapatas H

[m]

Secccedilotildees

Transversais

[m x m]

S11 030 125 x 125

S12 030 125 x 125

S13 03 125 x 125

S14 030 125 x 125

S15 030 125 x 125

S16 030 125 x 125

S17 030 125 x 125

S18 030 125 x 125

S19 030 125 x 125

S110 030 125 x 125

S111 030 125 x 125

S112 030 125 x 125

Na Figura 14 estaacute representada a planta de fundaccedilotildees do Edifiacutecio

Figura 14 - Planta de Fundaccedilotildees

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

8

Elementos Metaacutelicos 12

121 Estrutura de Suporte da Sala Eleacutetrica

O preacute-dimensionamento das estruturas metaacutelicas que servem de suporte aos equipamentos

da Sala Eleacutetrica foi feito com base num poacutertico tipo que se repete de um modo idecircntico ao

longo da estrutura

O esqueleto estrutural inclui as vigas principais IPE100 orientadas segundo as duas

direccedilotildees ortogonais e as vigas secundaacuterias T50x6 colocadas entre as vigas principais

Este esqueleto estaacute apoiado em pilares IPE100 ligados agrave laje teacuterrea

As Figuras 15 16 e 17 mostram duas plantas e um corte tipo das estruturas metaacutelicas

Figura 15 - Planta do Piso Metaacutelico

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 9

Figura 16 - Localizaccedilatildeo dos Pilares Metaacutelicos

Figura 17- Corte Transversal Tipo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

10

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

11

2 MODELACcedilAtildeO ESTRUTURAL

A anaacutelise da estrutura foi efetuada com base num conjunto de modelos de caacutelculo

realizados a partir de um programa de elementos finitos ˝SAP2000˝ versatildeo 17

Os modelos estudados foram definidos a partir da geometria da estrutura que foi preacute-

dimensionada no capiacutetulo anterior

Modelo de Caacutelculo 21

211 Estrutura de Betatildeo Armado

Os modelos foram definidos a partir da geometria da estrutura tendo-se considerado

elementos do tipo ˝barra˝ para simular as vigas e os pilares e elementos do tipo ˝shell-thick˝

para simular as lajes os muros e as platibandas

A laje teacuterrea foi considerada apoiada em apoios elaacutesticos (ver Figura 23)

O caacutelculo da rigidez das molas foi feito com base na aacuterea de influecircncia de cada noacute da

malha tipo da laje teacuterrea para um coeficiente de reaccedilatildeo do solo Ks calculado do seguinte

modo

Em que

Es = 3000 kNm2 (argila muito dura)

B = 1 m

ν = 04 (argila muito dura)

Nas Figuras seguintes representa-se os modelos final da estrutura da Sala Eleacutetrica e do

Posto de Transformaccedilatildeo considerados no ˝SAP2000 ˝

21

ss

EK

B

(Eq 21)

Ks= 35700 kNm3

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

12

212 Estruturas Metaacutelicas

A Figura 24 mostra as estruturas metaacutelicas do piso teacutecnico (cave) cujo pavimento serve de

suporte aos equipamentos eleacutetricos da Sala Eleacutetrica

Figura 22 - Modelo Unifilar - Vistas em 3D

Figura 23 - Laje Teacuterrea

Figura 21 - Modelo Unifilar - Vistas em 3D

2 MODELACcedilAtildeO ESTRUTURAL

Maria Isabel Balboa Antunes 13

Validaccedilatildeo dos Modelos no ˝SAP2000˝ 22

Sempre que possiacutevel procedeu-se agrave verificaccedilatildeo e validaccedilatildeo dos diferentes ficheiros de

dados e de resultados obtidos nas anaacutelises realizadas

A validaccedilatildeo dos diferentes modelos foi feita atraveacutes das seguintes verificaccedilotildees

Comparaccedilatildeo do peso proacuteprio total das estruturas lajes vigas e pilares calculadas a

numa folha em ˝Excel˝ com os resultados obtidos pelo somatoacuterio das cargas verticais

do programa de elementos finitos

Anaacutelise criacutetica das deformaccedilotildees determinadas a partir do ˝SAP2000˝

Verificaccedilatildeo da orientaccedilatildeo dos eixos principais dos diferentes elementos com base nos

sistemas de eixos para os noacutes e para as barras do programa de caacutelculo automaacutetico

Nos Quadros 21 e 22 representam-se alguns dos estudos realizados que serviram para a

validaccedilatildeo dos modelos

Quadro 21 - Peso Proacuteprio dos Elementos Estruturais no modelo ˝SAP2000˝

Elementos Estruturais Peso Proacuteprio

[kN]

P - 035 m x 035 m 1727

V - 03 m x 07 m 3234

L16 4488

L12 1495

P1 - 025 m x 185 m 4605

Peso Total 1555

Figura 24 - Modelo Extrudido da Estrutura do Piso Metaacutelico

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

14

Quadro 22 - Reaccedilotildees Verticais nos Apoios ˝SAP2000˝

Em que

P - 035 m x 035 m ndash pilares

V - 030 m x 070 m ndash vigas

L16 ndash lajes de cobertura com espessuras de 016 m

L12 ndash platibandas com espessuras de 012 m

p1 - 025 m x 185 m ndash parede do muro de fundaccedilatildeo

Identificaccedilatildeo dos

Apoios

Reaccedilotildees Verticais

F3

[kN]

2 1316

3 1007

4 1677

22 664

24 443

26 2150

53 1032

54 1583

55 1668

57 1102

58 145

2349 1454

Peso Total 1555

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

15

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Peso Proacuteprio 31

O peso proacuteprio dos elementos de betatildeo armado e metaacutelicos foi considerado de forma

automaacutetica pelo programa de caacutelculo atraveacutes da introduccedilatildeo das caracteriacutesticas geomeacutetricas e

dos materiais constituintes betatildeo armado e accedilo dos perfis laminados conforme se indica na

Figura 31

Figura 31 - Definiccedilatildeo dos Materiais ˝SAP2000˝

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

16

Restantes Cargas Permanentes 32

Nas Figuras 32 e 33 representam-se as restantes cargas permanentes consideradas

a)

b)

Sobrecargas 33

As sobrecargas que atuam nas estruturas estatildeo indicadas nas Figuras 34 e 35

Figura 32 - Restantes Cargas Permanentes ndash a) Laje da Cobertura (15 kNm2)

b) Laje Teacuterrea (2 kNm2)

Figura 33 - Restantes Cargas Permanentes - Piso Metaacutelico (15 kNm2)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 17

a)

b)

Temperatura 34

A quantificaccedilatildeo das variaccedilotildees uniformes de temperatura consta nos Quadros 31 e 32 e nas

Figuras 36 e 37

Quadro 31 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Negativa ndash Inverno

Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Negativa - Inverno

H

[m]

Tmin

[ordmC]

Tmin(H)

[ordmC]

Tout = Tmin

[ordmC]

Tin

[ordmC]

T

[ordmC]

T0

[ordmC]

ΔTu-

[ordmC]

100 0 -05 -05 18 875 15 -625

Figura 34 - Sobrecargas ndash a) Laje da Cobertura (04 kNm2) b) Laje Teacuterrea (2 kNm

2)

Figura 35 - Sobrecargas ndash Piso Metaacutelico (18 kNm2)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

18

Quadro 32 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Positiva ndash Veratildeo

Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Positiva - Veratildeo

H

[m]

Tmax

[ordmC]

Tmax(H)

[ordmC]

Tout = Tmax + Tcor

[ordmC]

Tin

[ordmC]

T

[ordmC]

T0

[ordmC]

ΔTu+

[ordmC]

100 40 39 41 25 33 15 18

a)

b)

a)

b)

Figura 36 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura nas Coberturas e Platibandas ndash a) VUT+

(18ordm C)

b) VUT

- (- 625ordm C)

Figura 37 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura nas Vigas e nos Pilares ndash a) VUT+

(18ordm C)

b) VUT

- (- 625ordm C)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 19

Vento 35

As accedilotildees provenientes do vento conforme se indica na Figura 38 produzem forccedilas nas

quatro direccedilotildees ortogonais

Wx ndash direccedilatildeo do vento em x com sentido positivo

Wxx ndash direccedilatildeo do vento em x com sentido negativo

Wy ndash direccedilatildeo do vento em y com sentido positivo

Wyy ndash direccedilatildeo do vento em y com sentido negativo

De modo a simplificar a accedilatildeo do vento no modelo em estudo considerou-se para o Edifiacutecio

da Sala Eleacutetrica e do Posto de Transformaccedilatildeo uma geometria em planta retangular

351 Pressatildeo dinacircmica de Pico

No Quadro 33 indicam-se os paracircmetros que permitiram quantificar a accedilatildeo do vento de

acordo com o que foi jaacute indicado na Memoacuteria Descritiva

Figura 38 - Accedilatildeo do Vento

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

20

Quadro 33 - Determinaccedilatildeo da Pressatildeo Dinacircmica de Pico

Paracircmetros de caacutelculo da Pressatildeo Dinacircmica de Pico

Altura de referecircncia h le b ze = 41 m

Valor baacutesico da velocidade de referecircncia do vento Zona A νb0 = 27 ms

Coeficiente de direccedilatildeo cdir = 10

Coeficiente de sazatildeo cseason = 10

Velocidade de referecircncia do vento νb= cdirmiddot cseasonmiddot νb0 νb = 27 ms

Categoria do Terreno II Comprimento de rugosidade z0 = 005 m

Altura miacutenima zmin = 2 m

Altura maacutexima zmax = 200 m

zmin le z le zmax z = 41 m 2 le z le 200

Coeficiente de terreno dependente

do comprimento de rugosidade z0

kr = 019

Coeficiente de rugosidade cr(z) = krmiddot ln(zz0) cr(z) = 0837

Coeficiente de orografia c0(z) = 10

Velocidade meacutedia do vento νm(z) =cr(z)middotc0(z)middotνb νm(z) = 27 ms

Coeficiente de turbulecircncia kI = 10

Intensidade de turbulecircncia

Iv(z) = 023

Massa voluacutemica do ar ρ = 125kgm3

Pressatildeo dinacircmica de pico

qp(z) = 183 kNm2

352 Coeficientes de Pressatildeo nos Alccedilados

Os coeficientes de pressatildeo determinados anteriormente para os alccedilados constam nas figuras

seguintes

119896119903 = 019 ∙ (1199110

1199110119868119868)

007

Iv(z) = 119896119868

119888119900(119911) middot ln (1199111199110

)

119902119901(z) = [1 + 7119868119907(119911)] middot1

2middot 120588 middot 1205841198982(119911)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 21

Coeficientes de Pressatildeo Exteriores

a)

b)

a)

b)

Coeficientes de Pressatildeo Interiores

Na Figura 311 estatildeo indicados os coeficientes de pressatildeo interiores (pressotildees e succcedilotildees)

a)

b)

Figura 39 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores nos Alccedilados ndash a) Wx b) Wxx

Figura 310 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores nos Alccedilados - a) Wy b) Wyy

Figura 311 - Coeficientes de Pressatildeo Interior - a) 1ordm Caso - Pressatildeo b) 2ordm Caso - Succcedilatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

22

Coeficientes de Pressatildeo Resultantes

Para cada direccedilatildeo e sentido da accedilatildeo do vento foram considerados duas hipoacuteteses para os

coeficientes de pressatildeo interiores (pressotildees e succcedilotildees) que em conjunto com os coeficientes

de pressatildeo exteriores originam oito hipoacuteteses diferentes para as accedilotildees do vento

Nas figuras seguintes indicam-se os coeficientes de pressatildeo resultantes

a)

b)

a)

b)

353 Accedilatildeo do Vento nos Pilares

A partir da pressatildeo dinacircmica de pico e dos coeficientes de pressatildeo nos alccedilados

determinaram-se as forccedilas do vento nos pilares com base nas larguras de influecircncia dos

Figura 312 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes ndashAlccedilados Wx Wxx - a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

Figura 313 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes ndashAlccedilados Wy Wyy - a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 23

mesmos obtendo-se assim os valores das forccedilas distribuiacutedas que se encontram resumidos nos

Quadros 34 a 37

Sendo

Fw ndash forccedila da accedilatildeo do vento

cpResultante ndash coeficiente de pressatildeo resultante

Linfluecircncia ndash largura de influecircncia dos pilares

FwdistPilar ndash forccedila distribuiacuteda no pilar

B ndash alccedilado de barlavento

S ndash alccedilado de sotavento

LE ndash alccedilado lado esquerdo

LD ndash alccedilado lado direito

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

24

Quadro 34 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo x

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wx

Wx1 (1ordf Hipoacutetese) Wx2 (2 ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm] Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -05 -04 P1 12 05 -05 -19 -19 E 00 00 P1 12 10 00 -12 -12

A -14 -12 P2 32 14 -14 -28 -28 A -09 -07 P2 32 26 00 -14 -14

B -10 -08 P3 398 17 -18 -30 -30 B -05 -04 P3 398 33 00 -15 -15

C -07 -06 P4 20 09 -09 -11 -11 C -02 -02 P4 20 165 00 -03 -03

Quadro 35 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo xx

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wxx

Wxx1 (1 ordf Hipoacutetese) Wxx2 (2 ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm] Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -05 -04 P1 12 05 -05 -22 -22 E 00 00 P1 12 10 00 -14 -14

A -14 -12 P2 32 14 -14 -30 -30 A -09 -07 P2 32 26 00 -15 -15

B -10 -08 P3 398 17 -18 -28 -28 B -05 -04 P3 398 33 00 -14 -14

C -07 -06 P4 20 09 -09 -10 -10 C -02 -02 P4 20 16 00 -028 -03

Quadro 36 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo y

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wy

Wy1 (1ordf Hipoacutetese) Wy2 (2ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm] Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -06 -05 P1 17 07 -08 -23 -23 E 00 00 P1 17 14 00 -15 -15

A -14 -12 P2 335 15 -15 -33 -33 A -09 -07 P2 335 28 00 -16 -16

B -10 -08 P3 36 16 -164 -26 -26 B -05 -04 P3 36 30 00 -13 -13

C -07 -06 P4 19 08 -09 -07 -07 C -02 -02 P4 19 16 00 -02 -02

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 25

Quadro 37 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo yy

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wyy

Wyy1 (1ordf Hipoacutetese) Wyy2 (2ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -06 -05 P1 17 07 -08 -14 -14 E 00 00 P1 17 14 00 -09 -09

A -14 -12 P2 335 15 -15 -26 -26 A -09 -07 P2 335 28 00 -13 -13

B -10 -08 P3 36 16 -16 -33 -33 B -05 -04 P3 36 30 00 -16 -16

C -07 -06 P4 19 08 -09 -12 -12 C -02 -02 P4 19 16 00 -03 -03

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

26

354 Accedilatildeo do Vento nas Platibandas

Para a determinaccedilatildeo das forccedilas resultantes exercidas sobre as platibandas foram

considerados por simplificaccedilatildeo os mesmos valores dos coeficientes de pressatildeo exteriores dos

alccedilados

Em relaccedilatildeo aos valores dos coeficientes de pressatildeo interiores apenas foram considerados os

valores positivos (cpi = +02) por questotildees de seguranccedila

355 Coeficientes de Pressatildeo na Cobertura

Nas Figuras 314 a 317 estatildeo indicados os coeficientes de pressatildeo para as direccedilotildees do

vento na cobertura

Coeficientes de Pressatildeo Exteriores

Figura 314 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores Wx - Cobertura

Figura 315 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores Wxx - Cobertura

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 27

Coeficientes de Pressatildeo Interiores

Os coeficientes de pressatildeo interiores foram jaacute indicados em 352

Coeficientes de Pressatildeo Resultantes

Na zona da cobertura foram tambeacutem considerados oito hipoacuteteses para a accedilatildeo do vento em

funccedilatildeo das diferentes direccedilotildees sentidos e coeficientes de pressatildeo exteriores e interiores

Os coeficientes de pressatildeo resultantes estatildeo indicados nas Figuras 318 e 319 e nos

Quadros 38 e 39

Figura 317 - Coeficientes de Pressatildeo Exterior Wyy - Cobertura

Figura 316 - Coeficientes de Pressatildeo Exterior Wy - Cobertura

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

28

a)

b)

a)

b)

Quadro 38 - Accedilatildeo do Vento na Cobertura nas Direccedilotildees x e xx

Wx Wxx

1ordf Hipoacutetese 2ordf Hipoacutetese

Zonas hhp qp(z) cscd cpResultante Fw

[kNm2]

cpResultante Fw

[kNm2]

F

0367 08268 1

-03 -02 -080 -07

G -03 -02 -075 -06

H -05 -04 -10 -08

I 00 00 -05 -04

Figura 318 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes - Cobertura Wx Wxx ndash a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

Figura 319 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes - Cobertura Wy Wyy ndash a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 29

Quadro 39 - Accedilatildeo do Vento na Cobertura nas Direccedilotildees y e yy

Wy Wyy

1ordf Hipoacutetese 2ordf Hipoacutetese

Zonas hhp qp(z) cscd cpResultante Fw

[kNm2]

cpResultante Fw

[kNm2]

F

0367 08268 1

-03 -02 -080 -07

G -03 -02 -075 -06

H -05 -04 -10 -08

I 00 00 -05 -04

Sismo 36

A accedilatildeo siacutesmica foi realizada a partir dos espectros de resposta segundo o EC8 previstos

para o territoacuterio nacional para o concelho onde o edifiacutecio iraacute ser construiacutedo

O Quadro 310 indica alguns dos paracircmetros necessaacuterios no caacutelculo dos espectros de

resposta

Quadro 310 - Determinaccedilatildeo dos Espectros de Resposta de Caacutelculo

Paracircmetros de Espectros de

Resposta de Caacutelculo

Accedilatildeo Siacutesmica

Tipo 1

Accedilatildeo Siacutesmica

Tipo 2

Tipo de Terreno B B

Zona Siacutesmica 12 23

Classe de Importacircncia II II

γI 1 1

agR (ms2) 2 17

ag (ms2) 2 17

Smaacutex 135 135

TB(s) 01 01

TC(s) 06 025

TD(s) 20 20

12 13

ξ () 5 5

η 1 1

q 15 15

β 02 02

2 2

maxmax

1 ms 4 ms

1= 1

3

g

g

a

SS S a

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

30

Considerando o valor recomendado de β igual a 02 e os paracircmetros definidos

anteriormente foi possiacutevel definir os espectros de resposta horizontais elaacutesticos representados

na Figura 320

Figura 320 - Espetros de Caacutelculo para Accedilotildees Siacutesmicas do Tipo 1 e 2

No programa de elementos finitos que serviu para o estudo da accedilatildeo siacutesmica introduziram-

se em ficheiros ˝txt˝ as funccedilotildees espetrais de caacutelculo para as accedilotildees siacutesmicas do Tipo 1 e 2

conforme se indica na Figura 320

As combinaccedilotildees das accedilotildees siacutesmicas horizontais estatildeo de acordo com a Claacuteusula sect43351

(3) da NP EN 1998-1 tendo-se considerado que as componentes horizontais U1 e U2 atuam

simultaneamente combinadas segundo os seguintes criteacuterios

Em que

+ ndash significa a combinar com

EEdx ndash representa os esforccedilos devidos agrave aplicaccedilatildeo da accedilatildeo siacutesmica segundo x

EEdy ndash representa os esforccedilos devidos agrave aplicaccedilatildeo da mesma accedilatildeo siacutesmica segundo y

000

050

100

150

200

250

300

350

400

450

0 05 1 15 2 25 3 35 4

Sd

[ms

2]

T

[s]

Espetros de Caacutelculo Tipo 1 e 2 (5 de amortecimento)

Accedilatildeo Siacutesmica Tipo 1

Accedilatildeo Siacutesmica Tipo 2

03Ed X Ed YE E (Eq 31)

03 Ed X Ed YE E (Eq 32)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 31

A partir da funccedilatildeo ˝mass source˝ do SAP2000 foram definidas as massas consideradas

na anaacutelise siacutesmica que incluiacuteram as restantes cargas permanentes e as sobrecargas sendo que

as sobrecargas foram multiplicadas pelo coeficiente ψ2

A resposta dinacircmica da estrutura foi obtida a partir de uma anaacutelise modal tendo-se

considerado o nuacutemero de modos de vibraccedilatildeo necessaacuterios de modo a obterem-se fatores de

participaccedilatildeo modais superiores a 90 nas duas direccedilotildees principais x e y

Apresentam-se nas Figuras 321 a 324 os modos com maior participaccedilatildeo de massa

1ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (y-y) 125

f = 165 Hz

T = 0605 s

4ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (y-y) 484

f = 52 Hz

T = 019 s

Figura 321 - 1ordm Modo de Vibraccedilatildeo

5ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (x-x) 47

f = 62 Hz

T = 0605 s

90ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (y-y) 19

f = 384 Hz

T = 003 s

Figura 322 - 4ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 321 - 1ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 324 - 90ordm Modo de Vibraccedilatildeo Figura 323 - 5ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 322 - 4ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 323 - 5ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 324 - 90ordm Modo de Vibraccedilatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

32

Impulso das Terras 37

Os impulsos das terras foram simulados atraveacutes de uma carga triangular aplicada nos

muros da cave que delimitam o Edifiacutecio em todo o periacutemetro (ver Figura 325)

Figura 325 - Impulsos de terreno nos muros da cave

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

33

4 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA DE BETAtildeO ARMADO

Para o dimensionamento dos elementos de betatildeo armado foram retirados os esforccedilos do

modelo de caacutelculo e calculadas as armaduras longitudinais e transversais das lajes vigas

pilares e sapatas segundo os criteacuterios de dimensionamento definidos na Memoacuteria Descritiva

As lajes e as vigas foram dimensionadas a partir de tabelas elaboradas em folhas de caacutelculo

em ˝Excel˝ realizadas para este Projeto tendo-se utilizado tambeacutem o software de caacutelculo

˝Gala Reinforcement˝ para o dimensionamento orgacircnico das platibandas dos pilares e dos

muros da cave

Lajes 41

De um modo geral as lajes que constituem os pavimentos dos edifiacutecios soacute satildeo

dimensionadas para cargas verticais perpendiculares ao seu plano meacutedio sendo a resistecircncia

agraves accedilotildees horizontais garantida pelo esqueleto estrutural dos pilares e das vigas

411 Dimensionamento

O dimensionamento das lajes foi feito a partir dos esforccedilos envolventes de caacutelculo

determinados nas duas direccedilotildees principais para as combinaccedilotildees de accedilotildees mais desfavoraacuteveis

dos estados limites uacuteltimos

Os eixos principais das lajes satildeo os indicados na Figura 41

Figura 41 - Eixos Locais das Lajes

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

34

Os esforccedilos finais dos momentos de caacutelculo foram obtidos a partir dos seguintes criteacuterios

de combinaccedilatildeo

M11 ge 0 M+

Ed11 = M11 + |M12|

M11 lt 0 M-Ed11 = M11 - |M12|

M22 ge 0 M+

Ed22 = M22 + |M12|

M22 lt 0 M-Ed22 = M22 - |M12|

412 Lajes da Cobertura

4121 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Flexatildeo

Nas figuras seguintes satildeo indicados os momentos positivos e negativos para as

combinaccedilotildees envolventes mais desfavoraacuteveis das lajes da cobertura determinados no modelo

desenvolvido no ˝SAP2000˝

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 42 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 35

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Para as armaduras de flexatildeo respeitaram-se os criteacuterios de dimensionamento indicados na

Memoacuteria Descritiva

O Quadro 41 indica todos os paracircmetros e expressotildees necessaacuterias ao dimensionamento das

lajes do Edifiacutecio

Figura 43 - M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 44 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

36

Materiais

Armaduras de Flexatildeo Principais Armaduras de Distribuiccedilatildeo C2530

fck = 25 Mpa

b = 1m

h = 016 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 3 cm

d = 013 m

Lajes Combinaccedilotildees MEd

[kNmm] μ

ω Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras 02 As

[cm2m]

Asadotadodist

[cm2m]

Armaduras

L11 Env_ELU

M11Ed+ 3 0011 0011 053 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -15 0005 0005 027 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 25 0009 0009 044 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -5 0018 0018 089 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

L12 Env_ELU

M11Ed+ 8 0028 0029 144 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -5 0018 0018 089 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

L13 Env_ELU

M11Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -2 0007 0007 036 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -65 0023 0023 116 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

L14 Env_ELU

M11Ed+ 8 0028 0029 144 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -7 0025 0025 125 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

Quadro 41 - Armaduras de Flexatildeo das Lajes da Cobertura

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 37

4122 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Esforccedilo Transverso

O dimensionamento ao esforccedilo transverso das lajes da cobertura foi realizado com base

nos esforccedilos envolventes mais condicionantes tendo em a conta a resistecircncia do betatildeo ao

corte

Esforccedilos de Caacutelculo V23 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

O Quadro 42 resume as verificaccedilotildees realizadas para o esforccedilo transverso

Figura 45 - V23 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Transversos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

38

4123 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo de Fendilhaccedilatildeo

Em lajes com traccedilotildees axiais pouco significativas dispensa-se a verificaccedilatildeo da fendilhaccedilatildeo

4124 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo de Deformaccedilatildeo

As deformaccedilotildees maacuteximas em todas as lajes da cobertura satildeo inferiores agrave deformaccedilatildeo

admissiacutevel (δ lt L250)

413 Laje Teacuterrea

4131 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Flexatildeo

Os esforccedilos de caacutelculo para a determinaccedilatildeo das armaduras de flexatildeo satildeo os indicados nas

Figuras 46 a 48

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck =25 Mpa

b = 1m

h = 016 m

A500

fyk = 500Mpa

Rec= 3 cm

d = 013 m

Lajes Combinaccedilatildeo VEd

[kN] CRdc k ρ1 k1 σcp νmin

VRdc

[kN] Obs

L11 Env_ELU VEd23

+ 14 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -7 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

L12 Env_ELU VEd23

+ 41 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -33 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

L13 Env_ELU VEd23

+ 38 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -30 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

L14 Env_ELU

VEd23+ 25 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -11 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

Quadro 42 - Verificaccedilatildeo de Esforccedilo Transverso das Lajes da Cobertura

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 39

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 46 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 47 - M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

40

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

No Quadro 43 resume-se o dimensionamento da laje teacuterrea

Figura 48 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 41

Materiais

Armaduras de Flexatildeo Principais Armaduras de Distribuiccedilatildeo C2530

fck = 25 Mpa

b = 1 m

h = 015 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 011 m

Lajes Combinaccedilotildees MEd

[kNm] 120641

120654

Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras 02 As

[cm2m]

Asadotadodist

[cm2m]

Armaduras

LT1 Env_ELU

M11Ed+ 5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

M11Ed- -5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

M22Ed+ 5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

M22Ed- -5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

Quadro 43 - Armaduras de Flexatildeo da Laje Teacuterrea

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

42

4132 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Esforccedilo Transverso

As figuras seguintes representam os diagramas das envolventes mais desfavoraacuteveis do

esforccedilo transverso empregues na verificaccedilatildeo de seguranccedila das lajes

Esforccedilos de Caacutelculo V23 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo V13 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

No Quadro 44 eacute feita a verificaccedilatildeo de seguranccedila da laje ao esforccedilo transverso

Figura 410 - V13 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Eforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Eforccedilos Transversos Negativos

Figura 49 - V23 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Eforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Eforccedilos Transversos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 43

Platibandas 42

421 Dimensionamento

O dimensionamento foi realizado tendo-se considerado os momentos fletores M11 M22 e

M12 e os esforccedilos axiais F11 e F22 de caacutelculo tendo as armaduras sido calculadas com recurso

ao ˝GaLa Reinforcement˝ a partir de aacutebacos de flexatildeo composta

A Figura 411 indica os eixos das lajes das platibandas

422 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Verticais e Horizontais

Nas Figuras seguintes estatildeo indicados esforccedilos das combinaccedilotildees envolventes maacuteximas e

miacutenimas de caacutelculo

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 1 m

h = 015 m

A500

fyk= 500Mpa

Rec= 4 cm

d = 011 m

Lajes Combinaccedilatildeo VEd

[kN] CRdc k ρ1 k1 σcp νmin

VRdc

[kN] Obs

LT1 Env_ELU VEd23

+ 23 012 2 0001 015 0 049 544 Verifica

VEd23- -13 012 2 0001 015 0 049 544 Verifica

Quadro 44 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila ao Esforccedilo Transverso da Laje Teacuterrea

Figura 411 - Eixos Locais das Platibandas

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

Alccedilado Tardoz Alccedilado Esquerdo

Alccedilado Direito Alccedilado Frontal

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

44

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 412 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 413 ndash M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 414 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 45

Esforccedilos de Caacutelculo F11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo F22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Armaduras horizontais e verticais

Na Figura 417 indica-se as armaduras resultantes dos caacutelculos efetuados

Figura 415 - F11 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 416 - F22 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 417 - Corte Transversal Tipo das Platibandas

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

46

423 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo da Fendilhaccedilatildeo

A fendilhaccedilatildeo foi tambeacutem analisada tendo-se constatado que as aberturas satildeo inferiores aos

maacuteximos regulamentares

Muros 43

431 Dimensionamento

O dimensionamento das paredes dos muros foi feito aos Estados Limites Uacuteltimos e de

Utilizaccedilatildeo tendo-se considerado os momentos fletores M11 M22 e M12 e os esforccedilos axiais F11

e F22 de caacutelculo

Na Figura 418 indica-se os eixos locais dos muros da cave

432 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Verticais e Horizontais

Nas Figuras 419 a 423 estatildeo indicados os esforccedilos das combinaccedilotildees envolventes maacuteximas

e miacutenimas necessaacuterios no caacutelculo das armaduras dos muros da cave

Figura 418 - Eixos Locais dos Muros da Cave

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

Alccedilado Esquerdo Alccedilado Tardoz

Alccedilado Direito Alccedilado Frontal

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 47

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

a)

b)

Figura 419 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 421 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 420 - M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

48

Esforccedilos de Caacutelculo F11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

Esforccedilos de Caacutelculo F22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Dimensionamento Orgacircnico

As paredes dos muros comportam-se como vigas-paredes e as armaduras satildeo as indicadas

na Figura 424

a) b)

Figura 423 - F22 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 422 - F11 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 424 - Identificaccedilatildeo das armaduras dos muros

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 49

Simbologia

As aacutereas das armaduras horizontais e verticais dos muros foram calculadas

independentemente nas duas direccedilotildees a partir dos esforccedilos de caacutelculo F11 + M11 e F22 + M22

tal como mostram os aacutebacos das Figuras 425 a 428

Muros do Alccedilado Frontal

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

Armaduras Muros do Alccedilado Lateral Direito

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

ndash Armaduras horizontais superiores e inferiores

ndash Armaduras horizontais

ndash Armaduras verticais

Figura 425 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Frontal

Figura 426 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Lateral Direito

B A+C

B A+C

A

B

C

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

50

Muros do Alccedilado Lateral Esquerdo

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

Muros do Alccedilado Tardoz

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

No Quadro 45 indica-se um quadro resumo das armaduras dos muros

Figura 427 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Lateral Esquerdo

Figura 428 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Tardoz

B

B

A+C

A+C

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 51

Quadro 45 - Armaduras dos Muros

Materiais

Armaduras

Armaduras C2530

fck = 25Mpa

b = 012 m

h = 11 m

A500

fyk =500Mpa

Rec = 4cm

d = 181m

Secccedilotildees Faces

Esforccedilos

de

Caacutelculo

Ashmin

[cm2m]

Ashadotada

[cm2m]

Armaduras

Esforccedilos

de

Caacutelculo

Asvmin

[cm2m]

Asv adotada

[cm2m] Armaduras

Alccedilado

Frontal

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

Alccedilado

Lateral

Direito

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

Alccedilado

Esquerdo

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

Alccedilado

Tardoz

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

433 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Transversais

As figuras seguintes representam os diagramas de esforccedilos transversos mais desfavoraacuteveis

de todos os muros na verificaccedilatildeo ao esforccedilo transverso

Esforccedilos de Caacutelculo V23 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 429 - V23 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Transversos Negativos

B A+C

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

52

Esforccedilos de Caacutelculo V13 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

O Quadro seguinte apresenta a verificaccedilatildeo do esforccedilo transverso resistente maacuteximo das

paredes dos muros

Quadro 46 - Verificaccedilatildeo do Esforccedilo Transverso Resistente Maacuteximo

Materiais

Esforccedilo Transverso Resistente Maacuteximo

C2530

fck= 25 Mpa

b = 025m

h= 185 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 181 m

Muros Combinaccedilatildeo VEd

[kN] acw ν

θ [deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

p1 ENV_ELU 70 1 054 45 1833 Verifica

Na Figura 431 indica-se as armaduras adotadas na secccedilatildeo das paredes dos muros

Figura 431 - Armaduras das Paredes

Figura 430 - V13 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Transversos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 53

434 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo da Fendilhaccedilatildeo

O controlo da fendilhaccedilatildeo foi realizado atraveacutes do programa ˝Gala Reinforcement˝ tendo-

se determinado as dimensotildees maacuteximas das fendas com base nos esforccedilos mais

condicionantes

Em que

es ndash extensatildeo meacutedia dos varotildees

ec ndash extensatildeo do betatildeo

Srm ndash espaccedilamento meacutedio entre fendas

Wm ndash espessura meacutedia das aberturas ao eixo dos varotildees

Wk ndash espessura de caacutelculo das aberturas ao eixo dos varotildees

Ws ndash espessura de caacutelculo das aberturas agrave face da secccedilatildeo

Vigas da Cobertura 44

441 Dimensionamento

O dimensionamento orgacircnico foi realizado a partir de folhas de caacutelculo em ˝Excel˝

recorrendo tambeacutem ao software ˝Gala Reinforcement˝ com base nos esforccedilos de caacutelculo

A Figura 433 indica os eixos locais das vigas

Figura 432 - Controlo de Fendilhaccedilatildeo nos Muros (025 m x 185 m)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

54

442 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Flexatildeo

O dimensionamento em relaccedilatildeo ao estado limite uacuteltimo de flexatildeo de todas as vigas estaacute

resumido no Quadro 47

Na Figura 434 representa-se os diagramas dos momentos fletores referentes agraves

envolventes das combinaccedilotildees de accedilotildees mais desfavoraacuteveis

Figura 434 - Envolvente dos Momentos Fletores das Vigas da Cobertura

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

Figura 433 - Eixos Locais das Vigas

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 55

Materiais

Armaduras de Flexatildeo das Vigas da Cobertura C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Combinaccedilatildeo

MEd

[kNm] μ ω

Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras

V11 385

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-4709 00216 00219 166 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1539 00071 00071 054 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -4858 00223 00226 171 268 84 339 3ϕ12

V121 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-7596 00349 00355 269 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1763 00081 00081 062 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5770 00265 00269 204 268 84 339 3ϕ12

V122 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6023 00277 00280 213 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1229 00099 00100 076 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5770 00284 00288 218 268 84 339 3ϕ12

V123 385

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6023 00277 00280 213 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1027 00047 00047 036 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7846 00360 00367 279 268 84 339 3ϕ12

V131 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-5766 00265 00268 204 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1828 00084 00084 064 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7890 00362 00369 280 268 84 339 3ϕ12

V132 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6177 00284 00288 218 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1262 00058 00058 044 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5766 00265 00268 204 268 84 339 3ϕ12

V133 385

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-8000 00367 00374 284 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 2164 00099 00100 076 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -6177 00284 00288 218 268 84 339 3ϕ12

Quadro 47 - Vigas da Cobertura ndash Armaduras de Flexatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

56

Materiais

Armaduras de Flexatildeo das Vigas da Cobertura C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Combinaccedilatildeo

MEd

[kNm] μ ω

Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras

V141 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-9032 00415 00424 322 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1929 00089 00089 068 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7213 00331 00337 256 268 84 339 3ϕ12

V142 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-7213 00331 00337 256 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1930 00089 00089 068 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -9120 00419 00428 325 268 84 339 3ϕ12

V15 796

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6028 00277 00281 213 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 9169 00421 00430 327 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5622 00258 00262 199 268 84 339 3ϕ12

V161 796

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-11961 00549 00565 429 268 84 452 4ϕ12

12Vatildeo 9150 00420 00429 326 268 84 452 4ϕ12

Apoio Direito -5176 00238 00241 183 268 84 452 4ϕ12

V162 241

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-5694 00261 00265 201 268 84 452 4ϕ12

12Vatildeo -3294 00151 00152 116 268 84 452 4ϕ12

Apoio Direito -11961 00549 00565 429 268 84 452 4ϕ12

V171 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-7325 00336 00342 260 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1723 00079 00079 060 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -6465 00297 00301 229 268 84 339 3ϕ12

V172 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6465 00297 00301 229 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 961 00044 00044 034 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5271 00242 00245 186 268 84 339 3ϕ12

V173 241

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-5271 00242 00245 186 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 502 00023 00023 018 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7007 00322 00327 248 268 84 339 3ϕ12

Quadro 47 - Vigas da Cobertura ndash Armaduras de Flexatildeo (cont)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 57

443 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Esforccedilo Transverso

O dimensionamento das armaduras de corte foi realizado com base na envolvente dos

esforccedilos transversos maacuteximos indicada na Figura 435 a partir de um conjunto de folhas de

caacutelculo em ˝Excel˝

Os resultados estatildeo indicados nos Quadros 48 e 49

Materiais

Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Comb

VEd

[kN]

acw ν θ

[deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

V11 385

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-4766 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 1522 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 4526 1 054 45 802 Verifica

V121 335

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6468 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo -2996 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6141 1 054 45 802 Verifica

V122 335

Apoio

Esquerdo ENV_

ELU

-5624 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2199 1 054 45 802 Verifica

Apoio Direito 5553 1 054 45 802 Verifica

V123 385

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6093 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2494 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 7081 1 054 45 802 Verifica

Quadro 48 - Dimensionamento ao Esforccedilo Transverso das Vigas da Cobertura

Figura 435 - Envolvente dos Esforccedilos Transversos das Vigas da Cobertura

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

58

Materiais

Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Comb

VEd

[kN]

acw ν θ

[deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

V131 335

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6129 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 3131 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6738 1 054 45 802 Verifica

V132 335

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-647 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2234 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 5427 1 054 45 802 Verifica

V133 385

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-7593 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 1998 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6288 1 054 45 802 Verifica

V141 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-7895 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2203 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 7624 1 054 45 802 Verifica

V142 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-7592 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2305 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 7927 1 054 45 802 Verifica

V15 796

Apoio

Esquerdo ENV_

ELU

-5985 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo -693 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6202 1 054 45 802 Verifica

V161 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-10117 1 054 46 802 Verifica

12Vatildeo -10996 1 054 47 802 Verifica

Apo Direito 6350 1 054 48 802 Verifica

V162 241

Ap Esquerdo ENV_

ELU

5268 1 054 49 802 Verifica

12Vatildeo -684 1 054 50 802 Verifica

Ap Direito 8788 1 054 51 802 Verifica

V171 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6557 1 054 52 802 Verifica

12Vatildeo -1933 1 054 53 802 Verifica

Ap Direito 6997 1 054 54 802 Verifica

V172 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6399 1 054 55 802 Verifica

12Vatildeo -1365 1 054 56 802 Verifica

Ap Direito 4762 1 054 57 802 Verifica

V173 241

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6328 1 054 58 802 Verifica

12Vatildeo -4398 1 054 59 802 Verifica

Ap Direito 6576 1 054 60 802 Verifica

Quadro 48 - Dimensionamento ao Esforccedilo Transverso das Vigas da Cobertura (cont)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 59

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas Secccedilotildees Combinaccedilatildeo ρwmin

min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m] max

swA

s

[cm2m]

sw

adoptado

A

s

[cm2m]

Nordm

Ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m)]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

slmaacutex

[mm]

stmaacutex

[mm] Estribos

V11

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 185 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 059 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 175 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V121

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 250 3105 250 2 13 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 116 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 238 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V122

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 218 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 085 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 215 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V123

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 236 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 097 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 274 3105 274 2 14 201 495 495 ϕ8025

V131

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 237 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 121 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 261 3105 261 2 13 201 495 495 ϕ8025

V132

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 251 3105 251 2 13 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 087 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 210 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V133

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 294 3105 294 2 15 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 077 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 243 3105 243 2 12 201 495 495 ϕ8025

Quadro 49 - Armaduras de Esforccedilo Transverso nas Vigas da Cobertura

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

60

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck= 25 Mpa

b= 03 m

h= 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas Secccedilotildees Combinaccedilatildeo ρwmin min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m]

max

swA

s

[cm2m

]

sw

adoptado

A

s

[cm2m]

Nordm

ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m

]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

slmaacutex

[mm]

stmaacutex

[mm] Estribos

V141

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 306 3105 306 2 15 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 085 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 295 3105 295 2 15 201 495 495 ϕ8025

V142

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 294 3105 294 2 15 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 089 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 307 3105 307 2 15 201 495 495 ϕ8025

V15

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 232 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 027 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 240 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V161

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 406 3105 406 2 20 251 495 495 ϕ802

12Vatildeo 00008 240 046 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 273 3105 273 2 14 201 495 495 ϕ8025

V162

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 235 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 032 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 420 3105 420 2 21 251 495 495 ϕ8025

V171

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 325 3105 325 2 16 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 099 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 373 3105 373 2 19 201 495 495 ϕ8025

V172

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 354 3105 354 2 18 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 078 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 284 3105 284 2 14 201 495 495 ϕ8025

Quadro 49 - Armaduras de Esforccedilo Transverso nas Vigas da Cobertura (cont)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 61

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4cm

d = 066 m

Vigas Secccedilotildees Combinaccedilatildeo ρwmin

min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m]

max

swA

s

[cm2m]

sw

adoptado

A

s

[cm2m]

nordm ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

slmaacutex

[mm]

stmaacutex

[mm]

Estribos

V173

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 392 3105 392 2 20 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 283 3105 283 2 14 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 441 3105 441 2 22 251 495 495 ϕ8025

Quadro 49 - Armaduras de Esforccedilo Transverso nas Vigas da Cobertura (cont)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

62

444 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo - Fendilhaccedilatildeo

O dimensionamento aos estados limites de fendilhaccedilatildeo foi efetuado aplicando os criteacuterios

do EC2 atraveacutes de uma folha de caacutelculo em ˝Excel˝ e recorrendo tambeacutem ao software ˝Gala

Reinforcement˝

Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo

Materiais

Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo C2530

fck = 25 Mpa

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

Viga Combinaccedilatildeo fcteff

[MPa] kc k

Act

[cm2m]

Asmins

[cm2m]

V030mx070m ENV_ELU 26 04 1 1050 218

Conclusatildeo Todas as armaduras longitudinais das vigas da cobertura tecircm armaduras

superiores agrave armadura miacutenima de fendilhaccedilatildeo

Espaccedilamentos Maacuteximos dos Varotildees

O limite maacuteximo de abertura de fendas wmax natildeo pode ser superior a 03 mm uma vez que

todas as vigas satildeo da classe de exposiccedilatildeo XC2

A verificaccedilatildeo das aberturas das fendas foi realizada nas secccedilotildees dos apoios das vigas

Na Figura 436 estaacute indicada a verificaccedilatildeo para a secccedilatildeo mais desfavoraacutevel de uma das

vigas tendo-se verificado que a abertura maacutexima eacute de 0279 mm inferior ao valor maacuteximo

admissiacutevel

445 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Deformaccedilatildeo

Uma vez que as vigas foram dimensionadas de modo a satisfazerem os limites vatildeoaltura

de acordo com o EC2 considera-se que as flechas natildeo excedem os limites estabelecidos

Quadro 410 - Vigas de Coberturas - Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo

Figura 436 - Estado Limite de Fendilhaccedilatildeo na Secccedilatildeo do Apoio de uma das Vigas

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 63

Nota Em relaccedilatildeo agraves vigas de fundaccedilatildeo do Edifiacutecio o dimensionamento encontra-se no Anexo I

Pilares 45

451 Dimensionamento

Os pilares foram dimensionados a partir da anaacutelise direta dos ficheiros de resultados dos

esforccedilos NEdx + MEy + MEdz para as combinaccedilotildees mais desfavoraacuteveis determinados no

˝SAP2000˝ em relaccedilatildeo aos estados limites uacuteltimos

O dimensionamento orgacircnico foi feito com recurso agraves expressotildees das secccedilotildees sujeitas agrave

flexatildeo desviada com compressatildeo e ou traccedilatildeo a partir do software ˝Gala Reinforcement˝

considerando para os materiais o betatildeo da classe C2530 e o accedilo das armaduras ordinaacuterias

A500NR

De modo a facilitar o dimensionamento dos pilares criaram-se diferentes grupos com base

nos esforccedilos da mesma ordem de grandeza

a)

b)

Pilares Grupos

Secccedilotildees

[m x m] h

[m] a b

P11

A

035 035 185

P12 035 035 185

P13 035 035 185

P14 035 035 185

P15

B

035 035 185

P16 035 035 185

P17 035 035 185

P18 035 035 185

P19 C

035 035 185

P110 035 035 185

P111 D

035 035 185

P112 035 035 185

Figura 437 - Identificaccedilatildeo dos Grupos de Pilares ndash a) Vista em 3D b) Vista em Planta

Quadro 411 - Grupos e Geometria dos Pilares

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

64

452 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Longitudinais

O dimensionamento foi realizado de modo a verificar se os esforccedilos de caacutelculo para as

combinaccedilotildees de accedilotildees dos estados limites uacuteltimos mais condicionantes eram inferiores agrave

capacidade resistente das secccedilotildees previamente arbitradas (geometria e armaduras)

Os quadros e graacuteficos seguintes resumem o estudo das secccedilotildees dos diferentes grupos de

pilares a partir dos esforccedilos determinados no ˝SAP2000˝ tendo-se recorrido ao ˝Gala

Reinforcement˝ e tambeacutem a folhas elaboradas em ˝Excel˝ para as diferentes verificaccedilotildees

Pilares do Grupo A

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

Quadro 413 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo A

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 1587 kN (Compressatildeo)

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 2315 kN (Compressatildeo)

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wxx2) -15870 4007 1825

ELUT+

(Wy2) -23154 1643 712

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armadura

adotada

035 m x 035 m 245 905 49 8ϕ12

Figura 438 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N= - 1587 kN b) N= - 2315 kN

Quadro 412 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo A

Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 65

Pilares do Grupo B

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

Quadro 415 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo B

Pilares do Grupo C

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 804 kN (Compressatildeo)

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wxx1) -8040 -2080 3922

ELUT+(Wyy1) -10220 -3626 -3583

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armadura

adotada

035 m x 035 m 245 905 49 8ϕ12

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wyy1) -14467 -1189 1836

ELUE1y -10730 7014 1452

Quadro 414 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo B

Figura 439 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 804 kN b) N = - 1022 kN

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100M

z

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 1022 kN (Compressatildeo)

Quadro 416 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo C

Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

66

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

Quadro 417 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo C

Pilares do Grupo D

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armadura

adotada

035 m x 035 m 245 1257 49 4ϕ16+4ϕ12

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wyy1) -11142 -1273 -2928

ELUE1y -9015 1804 937

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 1073 kN (Compressatildeo)

Quadro 418 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo D

Figura 441 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 11142 kN b) N = - 9015 kN

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 mx 035m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 11142 kN (Compressatildeo)

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 mx 035m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 9015 kN (Compressatildeo)

-80

-40

0

40

80

-80 -40 0 40 80

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 14467 kN (Compressatildeo)

Figura 440 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 14467 kN b) N = - 1073 kN

Capacidade

Resistente Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 67

Quadro 419 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo D

Nota As armaduras consideradas para todos os pilares verificam a seguranccedila aos estados

limites uacuteltimos de flexatildeo composta

453 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Transversais (Cintas)

A partir dos esforccedilos transversos maacuteximos das combinaccedilotildees dos estados limites uacuteltimos

foram realizados os caacutelculos para o dimensionamento das armaduras transversais de acordo

com os elementos indicados nos Quadros 420 e 421

Quadro 420 - Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo

Materiais Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo

C2530

fck = 25 Mpa

b = 035 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

Pilares Secccedilotildees

VEdy

[kN]

VEdz

[kN]

acw ν θ [deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

PA 035m x 035m 2348 4087 1 054 45 439 Verifica

PB 035m x 035m 3741 3851 1 054 45 439 Verifica

PC 035m x 035m 1739 1301 1 054 45 439 Verifica

PD 035m x 035m 4596 3133 1 054 45 439 Verifica

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armaduras

adotadas

035 m x 035 m 245 1257 49 4ϕ16+4ϕ12

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

68

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4cm

Grupos

de Pilares Secccedilotildees

ρwmin

min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m]

max

swA

s

[cm2m]

[cm2m]

Nordm

Ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

sclmaacutex

[mm] Estribos

PA 035m x 035m 00008 280 337 3623 337 2 17 335 160 ϕ8015

PB 035m x 035m 00008 280 319 3623 319 2 16 335 160 ϕ8015

PC 035m x 035m 00008 280 154 3623 154 2 14 335 160 ϕ8015

PD 035m x 035m 00008 280 421 3623 421 2 21 335 160 ϕ8015

A Figura 442 representa a pormenorizaccedilatildeo das armaduras nos pilares

Quadro 421 - Cintas nos Pilares

Figura 442 - Armaduras nos Pilares

8ϕ12

Cintas ϕ8015

sw

adoptado

A

s

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 69

454 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo - Fendilhaccedilatildeo

Os estados limites de fendilhaccedilatildeo dos pilares foram analisados pelo ˝Gala Reinforcement˝

e tambeacutem em folhas de caacutelculo em ˝Excel˝

Armaduras Miacutenimas de Fendilhaccedilatildeo

Materiais

Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo C2530 fck= 25Mpa

A500 fyk= 500Mpa

Grupos

de

Pilares

fcteff

[MPa] kc k

Act

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

PA 26 04 1 613 127

PB 26 04 1 613 127

PC 26 04 1 613 127

PD 26 04 1 613 127

Nota Todas as armaduras longitudinais dos pilares tecircm uma armadura superior agrave armadura

miacutenima de fendilhaccedilatildeo verificando assim o estado limite de fendilhaccedilatildeo

Espaccedilamento Maacuteximos dos Varotildees

O limite maacuteximo de abertura de fendas wmax considerado foi de 03 mm uma vez que os

pilares da estrutura pertencem agrave classe de exposiccedilatildeo XC2

A verificaccedilatildeo das aberturas das fendas foi realizada nas secccedilotildees dos pilares conforme

indicado na Figura 442

Quadro 422 - Armaduras Miacutenimas de Fendilhaccedilatildeo dos Pilares

Figura 443 - Estado Limite de Fendilhaccedilatildeo nas Secccedilotildees dos Pilares

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

70

Sapatas 46

461 Dimensionamento

As sapatas foram calculadas segundo os criteacuterios gerais definidos na Memoacuteria Descritiva

De acordo com o que foi referido no preacute-dimensionamento os momentos fletores dos

pilares satildeo absorvidos diretamente pelas vigas de fundaccedilatildeo

As sapatas foram dimensionadas para as combinaccedilotildees raras e apenas para os esforccedilos

axiais provenientes da superestrutura a que se juntaram tambeacutem os pesos proacuteprios e da terra

sobre as sapatas

O caacutelculo das armaduras foi feito pelo Meacutetodo de Labelle a partir das seguintes expressotildees

462 Estados Limites Uacuteltimos ndash Resistecircncia agrave Rotura por Corte

Os Quadros 423 424 e 425 resumem todas verificaccedilotildees realizadas no caacutelculo das

sapatas

( )

8 ( )

tsd x osx bsd

syd syd

F A aA N

f B d f B

(Eq 41)

( )

8 ( )

tsd y osy bsd

syd syd

F B aA N

f B d f A

(Eq 42)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 71

Quadro 423 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila do Solo ndash Combinaccedilotildees Siacutesmicas

Sapatas

Betatildeo C2530

fcd = 167 Mpa

Accedilo A500

fyd = 435 Mpa Peso

de

Terra

[kN]

Peso

da

Sapata

[kN]

Combinaccedilatildeo Siacutesmica

Verificaccedilatildeo

Geometria Combinaccedilatildeo

Siacutesmica

A

[m]

B

[m]

H

[m]

H1

[m]

ao

[m]

bo

[m] Combinaccedilotildees

F3

[kN]

Nb

[kN] σsolo

[kNm2]

2σadm

[kNm2] σsolo le 2σadm Raacutecio

S11 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 10156 11847 7582 500 Verifica 015

S12 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 18417 20107 12868 500 Verifica 026

S13 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 19366 21056 13476 500 Verifica 027

S14 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 11036 12726 8145 500 Verifica 016

S15 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 16485 18175 11632 500 Verifica 023

S16 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 16372 18062 11560 500 Verifica 023

S17 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 10002 11692 7483 500 Verifica 015

S18 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 19535 21225 13584 500 Verifica 027

S19 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 25289 26980 17267 500 Verifica 035

S110 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 14129 15819 10124 500 Verifica 020

S21 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 4341 6032 3860 500 Verifica 008

S22 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 7219 8909 5702 500 Verifica 011

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

72

Quadro 424 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila do Solo ndash Combinaccedilotildees Raras

Sapatas

Betatildeo C2530

fcd = 167 MPa

Accedilo A500

fyd = 435 MPa Peso

de

Terra

[kN]

Peso

das

Sapata

s

[kN]

Combinaccedilatildeo Rara Verificaccedilatildeo

Geometria Combinaccedilatildeo Rara

A

[m]

B

[m]

H

[m]

H1

[m]

ao

[m]

bo

[m] Combinaccedilotildees

F3

[kN]

Nb

[kN]

σsolo

[kNm2]

σadm

[kNm2]

σsolole σadm Raacutecio

S11 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wxx1) 12505 14196 9085 250 Verifica 036

S12 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wyy1) 18620 20310 12999 250 Verifica 052

S13 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wyy1) 19575 21265 13610 250 Verifica 054

S14 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wyy1) 13704 15394 9852 250 Verifica 039

S15 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wxx1) 16775 18465 11817 250 Verifica 047

S16 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wyy1) 16850 18540 11865 250 Verifica 047

S17 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wy1) 12393 14083 9013 250 Verifica 036

S18 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wx1) 19613 21303 13634 250 Verifica 055

S19 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wyy1) 27681 29371 18797 250 Verifica 075

S110 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_Wx1(T-) 14548 16238 10393 250 Verifica 042

S111 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T+(Wy1) 6943 8634 5525 250 Verifica 022

S112 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T+(Wy1) 11365 13055 8355 250 Verifica 033

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 73

Sapatas

Peso

das

Sapatas

[kN]

Peso

de

Terra

[kN]

Esforccedilos da Estrutura Armaduras Direccedilatildeo X Armaduras Direccedilatildeo Y

Combinaccedilatildeo

Siacutesmica

Combinaccedilatildeo

Fundamental

Comb

Siacutesmica

Comb

Fund ArmX

Comb

Siacutesmica

Comb

Fund ArmY

Comb

(ELU)

F3

[kN]

Nbsd

[kN]

Comb

(ELU)

F3

[kN]

Nbsd

[kN]

Asxcalculo

[cm2m]

Asxcalculo

[cm2m]

Asy calculo

[cm2m]

Asy calculo

[cm2m]

S11 1172 518 E1x 10156 11847 T-(Wxx1) 17666 19357 091 148 ϕ12015 091 148 ϕ12015

S12 1172 518 E1x 18417 19588 SC1+SC2

(T+)

25289 26980 150 207 ϕ12015 150 207 ϕ12015

S13 1172 518 E1x 19366 20538 SC1+SC2

(T+)

25289 26980 157 207 ϕ12015 157 207 ϕ12015

S14 1172 518 E1x 11036 12208 T-(Wyy1) 19305 20996 094 161 ϕ12015 094 161 ϕ12015

S15 1172 518 E1x 16485 17657 SC1+SC2

(T+)

22669 24359 135 187 ϕ12015 135 187 ϕ12015

S16 1172 518 E1x 16372 17544 SC1+SC2

(T+)

22832 24523 134 188 ϕ12015 134 188 ϕ12015

S17 1172 518 E1x 10002 11174 T-(Wy1) 17664 19354 086 148 ϕ12015 086 148 ϕ12015

S18 1172 518 E1x 19535 20707 SC1+SC2

(T+)

26381 28071 159 215 ϕ12015 159 215 ϕ12015

S19 1172 518 E1x 25289 26461 T-(Wyy1) 37752 39442 203 302 ϕ12015 203 302 ϕ12015

S110 1172 518 E1x 14129 15301 SC2

(Wx1T-)

19716 21406 117 164 ϕ12015 117 164 ϕ12015

S111 1172 518 E1x 4341 5513 T+(Wy1) 10247 11937 042 091 ϕ12015 042 091 ϕ12015

S112 1172 518 E1x 7219 8390 T+(Wy1) 16327 18017 064 138 ϕ12015 064 138 ϕ12015

Quadro 425 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila das Sapatas

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

75

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

O dimensionamento da estrutura do piso metaacutelico consistiu na verificaccedilatildeo de seguranccedila

dos pilares e das vigas que formam esta estrutura a partir dos esforccedilos de caacutelculo

determinados no ˝SAP2000˝

Foram realizadas todas as verificaccedilotildees de seguranccedila para as secccedilotildees transversais e para os

elementos conforme o EC3

Recorreu-se tambeacutem ao programa ˝SemiComp˝ e a folhas de caacutelculo em ˝Excel˝ de modo

a comparar os resultados obtidos nas diversas verificaccedilotildees

O piso metaacutelico eacute constituiacutedo por um esqueleto formado por pilares e vigas principais com

perfis IPE100 e vigas secundaacuterias cujos perfis satildeo T50x6

Todo este conjunto estaacute ligado por um pavimento em accedilo em chapa xadrez 57 mm

Dimensionamento 51

511 Caracteriacutesticas Geomeacutetricas e Propriedades das Secccedilotildees Transversais

A verificaccedilatildeo da resistecircncia das secccedilotildees foi realizada a partir das caracteriacutesticas

geomeacutetricas dos perfis com base nas informaccedilotildees recolhidas na tabela de perfis laminados da

˝Arbed˝

Nos Quadros 51 e 52 indicam-se as carateriacutesticas geomeacutetricas dos perfis metaacutelicos

utilizados

Figura 51 - Vista em 3D do Piso Metaacutelico

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

76

Quadro 51 - Propriedades e Caracteriacutesticas Geomeacutetricas - Perfil IPE 100

fy

[MPa]

E

[MPa]

G

[kgm]

L

[m]

h

[mm]

b

[mm]

tw

[mm]

tf

[mm]

A

[mm2]

r

[mm]

235 210 81 168 100 55 41 57 1032 7

Eixo de Maior ineacutercia y-y Eixo de Menor Ineacutercia z-z Iy

[cm4]

Wely

[cm3]

Wply

[cm3]

iy

[cm]

Avz

[cm2]

Iz

[cm4]

Welz

[cm3]

Wplz

[cm3]

iz

[cm]

Avy

[cm2]

It

[cm4]

Iw

[cm6]

171 342 3941 407 508 1592 579 915 124 508 12 350

Quadro 52 - Propriedades e Carateriacutesticas Geomeacutetricas - Perfil T50x6

fy

[MPa]

E

[MPa]

G

[kgm]

L

[m]

h

[mm]

b

[mm]

s = t

[mm]

r

[mm]

A

[mm2]

235 210 444 06 50 50 6 6 564

Eixo x-x Eixo y-y

_ Ix

[cm4]

IxVx

[cm3]

ix

[cm]

Iy

[cm4]

IyVy

[cm3]

iy

[cm]

121 336 146 606 242 103

512 Classificaccedilatildeo da Classe das Secccedilotildees Transversais

Os Quadros 53 e 54 referem todos os passos empregues na classificaccedilatildeo das classes das

secccedilotildees transversais

Material Classificaccedilatildeo do Banzo Classificaccedilatildeo da Alma Classe agrave

Flexatildeo

+ Compressatildeo Accedilo S235 JR

fy = 235 MPa

ɛ= 1

c

[mm] c tf 9 ɛ

c

[mm] c tw 33 ɛ

1845 32 9 Banzo da

Classe 1 746 182 33

Alma da

Classe 1 1

Quadro 54 - Classificaccedilatildeo das Secccedilotildees do Perfil T50 x 6

Material Classificaccedilatildeo do Banzo Classificaccedilatildeo da Alma Classe agrave

Flexatildeo Accedilo 235 JR

fy = 235 MPa

ɛ= 1

c

[mm] c t 9 ɛ

c

[mm] c t 33 ɛ

16 27 10 Banzo da

Classe 1 38 63 33

Alma da

Classe 1 1

Quadro 53 - Classificaccedilatildeo das Secccedilotildees do Perfil IPE 100

f

c9 ε

t

w

c33 ε

t

f

c9 ε

t

w

c33 ε

t

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 77

Dimensionamento das Secccedilotildees Transversais e dos Elementos dos Pilares e das 52

Vigas

Os elementos que constituem os pilares e as vigas foram dimensionados recorrendo aos

processos indicados no Quadro 55

Quadro 55 - Processos utilizados no dimensionamento da Estrutura Metaacutelica

Processos de Caacutelculo Resistecircncia das Secccedilotildees

Transversais

Resistecircncia dos

Elementos

1 ndash Folha de Caacutelculo

em ˝Excel˝

Esforccedilo Axial de Compressatildeo

Momento Fletor e Esforccedilo

Transverso

Flexatildeo Composta

Flexatildeo Desviada

Flexatildeo Composta com

Esforccedilo Transverso

Encurvadura por

Compressatildeo

Encurvadura Lateral

Flexatildeo Composta

com Compressatildeo

2 ndash ˝SAP 2000˝

3 ndash ˝SemiComp˝

(+˝LTBeam˝)

4 ndash Comparaccedilatildeo dos

Resultados

Dimensionamento dos Pilares IPE 100 53

Estados Limites Uacuteltimos - Verificaccedilatildeo da Resistecircncia das Secccedilotildees e dos Elementos

mais solicitados

Foi realizada uma anaacutelise aos estados limites uacuteltimos dos perfis IPE100 que constituem os

montantes da estrutura metaacutelica tendo-se escolhido o pilar com maior raacutecio obtido no

programa de elementos finitos

No Quadro 56 apresentam-se os raacutecios de todos os pilares para a combinaccedilatildeo

condicionante dos estados limites uacuteltimos

Quadro 56 - Raacutecios dos Pilares

Nordm

Barra Perfil Tipo Combinaccedilotildees Raacutecio

537 IPE100 Pilar ELU 037

549 IPE100 Pilar ELU 034

528 IPE100 Pilar ELU 033

582 IPE100 Pilar ELU 032

534 IPE100 Pilar ELU 032

562 IPE100 Pilar ELU 030

552 IPE100 Pilar ELU 029

525 IPE100 Pilar ELU 028

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

78

Quadro 56 - Raacutecios dos Pilares (cont)

Nordm

Barra Perfil Tipo Combinaccedilotildees Raacutecio

585 IPE100 Pilar ELU 028

565 IPE100 Pilar ELU 026

513 IPE100 Pilar ELU 025

517 IPE100 Pilar ELU 025

515 IPE100 Pilar ELU 024

541 IPE100 Pilar ELU 022

545 IPE100 Pilar ELU 022

520 IPE100 Pilar ELU 022

532 IPE100 Pilar ELU 022

554 IPE100 Pilar ELU 022

539 IPE100 Pilar ELU 022

558 IPE100 Pilar ELU 021

533 IPE100 Pilar ELU 021

524 IPE100 Pilar ELU 021

504 IPE100 Pilar ELU 021

543 IPE100 Pilar ELU 021

522 IPE100 Pilar ELU 021

556 IPE100 Pilar ELU 021

502 IPE100 Pilar ELU 020

478 IPE100 Pilar ELU 020

490 IPE100 Pilar ELU 019

560 IPE100 Pilar ELU 019

547 IPE100 Pilar ELU 019

530 IPE100 Pilar ELU 019

506 IPE100 Pilar ELU 018

482 IPE100 Pilar ELU 017

480 IPE100 Pilar ELU 017

481 IPE100 Pilar ELU 017

487 IPE100 Pilar ELU 017

498 IPE100 Pilar ELU 017

580 IPE100 Pilar ELU 017

496 IPE100 Pilar ELU 016

493 IPE100 Pilar ELU 015

477 IPE100 Pilar ELU 015

574 IPE100 Pilar ELU 010

579 IPE100 Pilar ELU 008

567 IPE100 Pilar ELU 007

571 IPE100 Pilar ELU 007

569 IPE100 Pilar ELU 007

572 IPE100 Pilar ELU 006

483 IPE100 Pilar ELU 006

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 79

Esforccedilos de Caacutelculo para a combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel

Os esforccedilos de caacutelculo do pilar com maior raacutecio correspondente agrave combinaccedilatildeo mais

desfavoraacutevel estatildeo indicados na Figura 53 e no Quadro 57

Diagramas de Esforccedilos de Caacutelculo

NEd

[kN]

MyEd

[kNm]

MzEd

[kNm]

VyEd

[kN]

VzEd

[kN]

Quadro 57 - Esforccedilos de Caacutelculo mais desfavoraacuteveis na secccedilatildeo do Pilar

Esforccedilos Atuantes de Caacutelculo

NED

[kN]

MyED

[kNm]

MzED

[kNm]

VyEd

[kN]

VzEd

[kN]

-2676 -013 -012 -007 -008

Figura 53 - Diagramas de Esforccedilos de Caacutelculo

Figura 52 ndash Raacutecios de Dimensionamento da Combinaccedilatildeo mais condicionante do pilar IPE100

˝SAP 2000˝

Nordm

Barra Perfil Tipo Comb Raacutecio

537 IPE100 Pilar ELU 037

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

80

531 Processos de Caacutelculo

1ordm Processo - Dimensionamento pelas Folhas de Caacutelculo em ˝Excel˝

O dimensionamento em ˝Excel˝ permitiu proceder agraves seguintes verificaccedilotildees

Resistecircncia das Secccedilotildees Transversais

Quadro 58 ndash Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Axial de Compressatildeo

Quadro 59 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo

Quadro 510 - Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Transverso

Esforccedilo Transverso

Eixo y-y Eixo z-z Encurvadura por Esforccedilo

Transverso

VyEd

[kN]

VplyRd

[kN]

VzED

[kN]

VplzRd

[kN]

ɛ η

007 6892 0001 Verifica 008 6895 0001 Verifica 244 1 1 72 Verifica

Esforccedilo Axial de Compressatildeo

NED(-)

[kN]

NcRd

[kN]

2676 24252 011 Verifica

Momento Fletor

Eixo y-y Eixo z-z

MyED

[kNm]

Mplrdy

[kNm]

yEd

cyRd

M

M

yEd

cyRd

10M

M

MzED

[kNm]

MplzRd

[kNm]

zEd

czRd

M

M

zEd

czRd

10M

M

013 926 001 Verifica 012 215 013 Verifica

Ed

cRd

N

N

Ed

cRd

10N

N

yEd

cyRd

V

V

yEd

cyRd

10V

V

zEd

czRd

V

V

zEd

czRd

10V

V

w

w

h

t

ε72 times

η

w

w

h ε 72 times

t η

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 81

Quadro 511 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Composta (M+N)

Flexatildeo Composta (M+N)

Eixo y-y Eixo z-z

1ordf Condiccedilatildeo 2ordf Condiccedilatildeo

Natildeo eacute

necessaacuterio

minorar o

MplRd

Natildeo eacute

necessaacuterio

minorar o

MplRd

025NplRd NEd le 025 NplRd

6063 Verifica 4818 Verifica 9261 0014 Verifica 9635 Verifica 215 006 Verifica

Quadro 512 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Desviada

Flexatildeo Composta com Esforccedilo Transverso (M+N+V)

Eixo y-y Eixo z-z

ρy

1ordf Condiccedilatildeo 2ordf Condiccedilatildeo Natildeo eacute necessaacuterio

minorar o MplRd n le 020 05VRd VEd le 05VRd

Natildeo eacute necessaacuterio

minorar o MplRd

025 NRd NEd le 025 NRd 05VRd VEd le 05VRd MNVyRd le MplyRd MNVzRd le MplzRd

1 6063 Verifica 3446 Verifica 926 Verifica 3447 Verifica 215

Flexatildeo Desviada

α = 5n 1 yEd zEd

NyRd NzRd

M M

M M

yEd zEd

NyRd NzRd

10M M

M M

2 1 0056 Verifica

w w

M0

05 h t

w wEd

M0

05 h t

γN

NyRd plyRd=M M

yEd

NyRd

M

M

yEd 10

NyRd

M

M w w y

M0

h t

γ

f w w yEd

M0

h t

γ

fN

NzRd plzRd=M M

zEd

NzRd

M

M

zEd10

NzRd

M

M

Quadro 513 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Composta com Esforccedilo Transverso (M+N+V)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

82

Elementos Uniformes Comprimidos - Colunas

Curva de Encurvadura Encurvadura segundo o Eixo mais Resistente y-y Encurvadura segundo o Eixo menos Resistente z-z

h

b

tf

[mm]

Curva

eixo

y-y

Curva

eixo

z-z

βA λ1 αy Lcry λy y

y y 02y

NbyRd

[kN]

Ed

byRd

10N

N αz Lcrz λz

z

z z z 02

NbRdz

[kN]

Ed

bzRd

10N

N

18 57 a b 1 939 021 168 413 044 062 094 Verifica 2285 Verifica 034 168 1355 14 175 036 Verifica 8831 Verifica

Elementos Uniformes em Flexatildeo - Resistecircncia agrave Encurvadura

Encurvadura Lateral

Tipo de

diagrama de

Momentos em y

kz C1 Mcr

[kNm]

Wy

[cm3] LT

LT0

LT LT0

h

b

Curva de

Encurv

Lateral

αLT β LT LT

MbRdy

[kNm]

Ed

bRdy

10M

M

10 188 23 3941 064 04

Com risco de

bambeamento 182 b 034 075 070 090 832 Verifica

Quadro 514 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura por Compressatildeo

Quadro 515 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura Lateral

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 83

Resistecircncia do Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo ndash Colunas - Viga

Quadro 518 - Flexatildeo Composta com Compressatildeo

c) Flexatildeo Composta com Compressatildeo Colunas - Viga

Eq661 le 1

Eq662 le 1

012 001 0029 016 Verifica 030 0014 0048 037 Verifica

a) Caacutelculo dos Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes

a1) Cmy - Flexatildeo na direccedilatildeo do Eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo z-z

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de

Diagramas de

Momentos

Tipo de

Carga Ѱy Cmy

168 0 013 Linear Uniforme 0 06

a2) Cmz - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo z-z e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Lz

[m]

MEdzesq

[kNm]

MEdzdir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱz Cmz

168 0 012 Linear Uniforme 0 06

a3) CmLT - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱy CmLT

168 0 013 Linear Uniforme 0 06

b) Fatores de Interaccedilatildeo kij ndash Meacutetodo

Alternativo 2

kyy kyz kzy kzz

06 051 091 085

Ed

y

y

M1

A

χγ

N

f

yEd

yyply y

LTM1

k

χγ

M

W fzEd

yzplz y

M1

k timestimes

γ

M

W f

yEd zEdEdyy yz

ply plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA times times

χ χ timesγ γ γ

y y

y

M MN

f W f W f

Ed

y

z

M1

A

χγ

N

fyEd

zyply y

LTM1

k timestimes

χ timesγ

M

W fzEd

zzplz y

M1

k times

γ

M

W f

yEd zEdEdzy zz

ply y plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA

χ χγ γ γ

y

z

M MN

f W f W f

Quadro 517 - Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes Quadro 516 ndash Fatores de Interaccedilatildeo kij

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

84

2ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelo ˝SAP2000˝

Apresenta-se na Figura 54 os resultados do dimensionamento da folha de caacutelculo do

˝SAP2000˝ que inclui os seguintes itens

1 ndash Identificaccedilatildeo do nordm da barra perfil comprimento combinaccedilatildeo de accedilatildeo classe de secccedilatildeo

2 ndash Caracteriacutesticas e propriedades geomeacutetricas do perfil

3 ndash Esforccedilos de caacutelculo para a combinaccedilatildeo que conduz a um maior raacutecio

4 ndash Dimensionamento da secccedilatildeo agrave flexatildeo composta com compressatildeo

5 ndash Dimensionamento agrave encurvadura por compressatildeo

6 e 7 ndash Dimensionamento agrave encurvadura lateral

8 ndash Fatores de Interaccedilatildeo

1

2

3

4

5

Figura 54 - Folha de Dimensionamento do ˝SAP2000 ˝ para o Pilar IPE100 mais solicitado

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 85

3ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelo ˝SemiComp˝

Este software foi utilizado para a verificaccedilatildeo da secccedilatildeo mais esforccedilada e tambeacutem do

elemento agrave flexatildeo composta com compressatildeo conforme os resultados indicados nas Figuras

55 56 e 57

6

7

8

Figura 54 - Folha de Dimensionamento do ˝SAP2000 ˝ para o Pilar IPE100 mais solicitado (cont)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

86

Verificaccedilatildeo da Secccedilatildeo

Figura 55 - Folha de Caacutelculo do ˝SemiComp˝ - Verificaccedilatildeo da Secccedilatildeo Transversal

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 87

Verificaccedilatildeo do Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo

Figura 56 - Folha de Caacutelculo do ˝SemiComp˝ - Verificaccedilatildeo para o Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

88

Nota Para a utilizaccedilatildeo do software ˝SemiComp˝ foi necessaacuterio determinar previamente o

momento criacutetico tendo-se utilizado para esta finalidade o software ˝LTBeam˝ cujo

resultado estaacute indicado na Figura 57

532 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Verificaccedilatildeo de Seguranccedila aos Estados Limites de

Deformaccedilatildeo

A verificaccedilatildeo de seguranccedila aos estados limites de utilizaccedilatildeo foi determinada com base nos

deslocamentos horizontais nas direccedilotildees x e y determinados no ˝SAP2000˝

No Quadro 519 apresentam-se os deslocamentos maacuteximos e os valores admissiacuteveis para o

pilar mais condicionante

Quadro 519 - Deslocamento Horizontal Maacuteximo do Pilar

Elemento H300

[cm]

δx

[cm] δx le H300

δy

[cm] δy le H300

Pilar

IPE100 168300 = 056 0008 Verifica 0015 Verifica

A verificaccedilatildeo de seguranccedila aos estados limites de utilizaccedilatildeo foi realizada com base nos

deslocamentos horizontais nas direccedilotildees x e y determinados no ˝SAP2000˝

Figura 57 - Determinaccedilatildeo do Momento Critico - ˝LTBeam˝

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 89

52 Dimensionamento das Vigas IPE 100

Estados Limites Uacuteltimos - Verificaccedilatildeo da Resistecircncia das Secccedilotildees e dos Elementos

mais solicitados

No dimensionamento aos estados limites uacuteltimos das vigas dos perfis IPE100 foi escolhida

a viga com maior raacutecio para a combinaccedilatildeo mais condicionante

No Quadro 520 apresentam-se os raacutecios de todas as vigas para a combinaccedilatildeo desfavoraacutevel

dos estados limites uacuteltimos

Quadro 520 - Raacutecios das Vigas

Nordm Barra Perfil Tipo Combinaccedilotildees Raacutecios

623 IPE100 Viga ELU 038

622 IPE100 Viga ELU 037

188 IPE100 Viga ELU 037

150 IPE100 Viga ELU 036

148 IPE100 Viga ELU 036

187 IPE100 Viga ELU 035

162 IPE100 Viga ELU 035

175 IPE100 Viga ELU 035

189 IPE100 Viga ELU 035

186 IPE100 Viga ELU 034

174 IPE100 Viga ELU 034

161 IPE100 Viga ELU 033

163 IPE100 Viga ELU 033

176 IPE100 Viga ELU 033

173 IPE100 Viga ELU 032

160 IPE100 Viga ELU 032

201 IPE100 Viga ELU 029

200 IPE100 Viga ELU 029

202 IPE100 Viga ELU 028

199 IPE100 Viga ELU 028

140 IPE100 Viga ELU 020

139 IPE100 Viga ELU 020

178 IPE100 Viga ELU 019

177 IPE100 Viga ELU 019

165 IPE100 Viga ELU 018

164 IPE100 Viga ELU 018

781 IPE100 Viga ELU 018

780 IPE100 Viga ELU 018

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

90

Esforccedilos de Caacutelculo para a combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel

Na Figura 59 e no Quadro 521 apresentam-se os esforccedilos de caacutelculo da viga com maior

raacutecio correspondente agrave combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel

531 Diagramas de Esforccedilos de Caacutelculo

MyEd [kNm]

[k]

VzEd [kN]

Quadro 521 - Esforccedilos de Caacutelculo mais desfavoraacuteveis na secccedilatildeo da Viga

NED

[kN]

MyED

[kNm]

MzED

[kNm]

VyEd

[kN]

VzEd

[kN]

Sem

significado 337

Sem

significado

Sem

significado -1046

Figura 59 - Diagramas de Esforccedilos na Viga

Figura 58 - ˝SAP2000˝ - Raacutecios de Dimensionamento da Viga mais solicitada

Nordm

Barra Perfil Tipo Comb Raacutecio

623 IPE100 Viga ELU 038

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 91

533 Processos de Caacutelculo

1ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelas Folhas de Caacutelculo em ˝Excel˝

Verificaccedilotildees realizadas para a viga - IPE100

Resistecircncia das Secccedilotildees Transversais

Quadro 522 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo

Quadro 523 - Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Transverso

Esforccedilo Transverso

Eixo z-z Encurvadura por Esforccedilo

Transverso

VzEd

[kN]

VplzRd

[kN]

ɛ η

1046 6895 0152 Verifica 244 1 1 72 Verifica

Momento Fletor

Eixo y-y

MyEd

[kNm]

Mplrdy

[kNm]

yEd

cyRd

10M

M

337 926 036 Verifica

yEd

cyRd

M

M

zEd

czRd

V

V

zEd

czRd

10V

V

w

w

h

t

ε72 times

η

w

w

h ε 72 times

t η

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

92

Resistecircncia do Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo ndash Colunas-Viga

Elementos Uniformes em Flexatildeo

Encurvadura Lateral

Tipo de

Diagrama de

Momentos em y

ψ C1 kz Mcr

[kNm]

Wy

[cm3]

Curva de

Encurv

Lateral

MbyRd

0 188 1 2372 3941 063 04 Com risco de

Bambeamento 182 b 034 08 069 091 839 040 Verifica

a) Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes

a1) Cmy - Flexatildeo na direccedilatildeo do Eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo z-z

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de

Diagramas de

Momentos

Tipo de

Carga Ѱy Cmy

161 0 337 Linear Uniforme 0 06

a2) Cmz - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo z-z e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Lz

[m]

MEdzesq

[kNm]

MEdzdir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱz Cmz

161 0 0 - Uniforme 0 0

a3) CmLT - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱy CmLT

161 0 337 Linear Uniforme 0 06

b) Fatores de Interaccedilatildeo kij ndash Meacutetodo

Alternativo 2

kyy kyz kzy kzz

06 0 10 0

Quadro 524 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura Lateral

LT LT0 LT LT0 h

b LT LTΦ LTEd

byRd

M

MEd

byRd

10M

M

Quadro 526 - Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes Quadro 525 - Fatores de Interaccedilatildeo kij

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 93

Quadro 527 - Flexatildeo Composta Com Compressatildeo

a) Flexatildeo Composta com Compressatildeo Colunas - Viga

Eq661 le 1

Eq662 le 1

0 0241 0 0241 Verifica 0 0402 0 0402 Verifica

yEd

yyply y

LTM1

k

χγ

M

W fEd

y

y

M1

A

χγ

N

fzEd

yzplz y

M1

k timestimes

γ

M

W f

yEd zEdEdyy yz

ply plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA times times

χ χ timesγ γ γ

y y

y

M MN

f W f W fEd

y

z

M1

A

χγ

N

f

zEdzy

ply y

LTM1

k

χγ

M

W fzEd

zzplz y

M1

k times

γ

M

W f

yEd zEdEdzy zz

ply y plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA

χ χγ γ γ

y

z

M MN

f W f W f

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

94

2ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelo˝ SAP2000˝

Na Figura 510 apresentam-se alguns dos resultados do dimensionamento da folha de

caacutelculo do ˝SAP2000˝ utilizados na verificaccedilatildeo das secccedilotildees transversais da viga mais

esforccedilada bem como no estudo da encurvadura lateral (bambeamento)

De acordo com os diagramas de esforccedilos de caacutelculo momentos fletores e esforccedilos

transversos mais desfavoraacuteveis estudaram-se os trecircs troccedilos em que a viga ao bambeamento

Estados Limites Uacuteltimos

1ordmTroccedilo

2ordmTroccedilo

3ordmTroccedilo

Figura 510 - Folhas de Dimensionamento do ˝SAP2000˝ para a Viga IPE100

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 95

Verificaccedilotildees

Os Quadros 528 e 529 apresentam as verificaccedilotildees realizadas

Quadro 528 - Valores dos Esforccedilos em cada Troccedilo da Viga

Troccedilos Mcr

[kNm]

MbRd

[kNm]

1ordm 10483 914

2ordm 5534 880

3ordm 20371 923

Quadro 529 - Raacutecios das Secccedilotildees mais Esforccediladas e da Encurvadura da Viga

Raacutecios ndash Verificaccedilotildees

Secccedilotildees mais Esforccediladas Encurvadura

da Viga

Ed

Rd

N

N

y Ed

y Rd

M

M

z Ed

z Rd

V

V

z Ed

z Rd

M

M

y Ed

y bRd

M

M

Sem

Significado

3370363

926

10420152

6867

Sem

Significado 337

038288

Nota Uma vez que NEd eacute igual a zero e VEd le 05VRd os momentos resistentes de caacutelculo natildeo

satildeo minorados pela presenccedila deste esforccedilo

4ordm Quadro Comparativo

Nos Quadros 530 e 531 apresentam-se a comparaccedilatildeo dos diferentes resultados obtidos

Quadro 530 - Raacutecios na Viga

Folhas de

Caacutelculo ˝SAP2000˝

y Ed

y Rd

M

M 036 036

z Ed

z Rd

V

V 0152 0152

Quadro 531 - Raacutecios na Viga

Folhas de

Caacutelculo ˝SAP2000˝

Mcr

1ordm Troccedilo 15315 10483

2ordm Troccedilo 5970 5534

3ordm Troccedilo 23238 20371

MbRd

1ordm Troccedilo 926 9143

2ordm Troccedilo 926 88

3ordm Troccedilo 926 923

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

96

Conclusotildees Verifica-se no Quadro 530 que os resultados do dimensionamento pelos dois

processos conduzem a valores da mesma ordem de grandeza e inferiores agrave

unidade

Estados Limites de Serviccedilo

A verificaccedilatildeo da seguranccedila aos estados limites de utilizaccedilatildeo foi realizada com base nos

deslocamentos verticais maacuteximos para a combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel conforme se indica

na Figura 511

Quadro 532 - Deslocamento Maacuteximo da Viga

Elemento δmaxSAP2000

[cm]

δmaxEC3 = L300

[cm] δmaxSAP2000 le L300

Viga

IPE100 017 161300 = 054 Verifica

53 Ligaccedilotildees

534 Ligaccedilotildees Soldadas

As ligaccedilotildees soldadas foram dimensionadas de acordo com a informaccedilatildeo indicada na

Memoacuteria Descritiva

A Figura 512 apresenta o aacutebaco que permite de um modo simples proceder ao

dimensionamento dos cordotildees das soldaduras de acircngulo

Figura 511 - Deslocamento Maacuteximo da Viga para a Combinaccedilatildeo ELServiccedilo

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 97

Figura 512 - Aacutebaco de Dimensionamento dos Cordotildees de Soldadura de acircngulo S235 JR

Ligaccedilatildeo do Pilar ndash Viga (Soldada)

LOADS

Case Manual calculations

Mb2Ed = -337 [kNm] Bending moment in the left beam

Vb2Ed = -1046 [kN] Shear force in the left beam

Nb2Ed = -013 [kN] Axial force in the left beam

Mc2Ed = -012 [kNm] Bending moment in the upper column

Vc2Ed = -008 [kN] Shear force in the upper column

Nc2Ed = -2676 [kN] Axial force in the upper column

RESULTS

WEB PANEL - SHEAR Mb1Ed = 000 [kNm] Bending moment (right beam) [53(3)]

Mb2Ed = -337 [kNm] Bending moment (left beam) [53(3)]

Vc1Ed = 000 [kN] Shear force (lower column) [53(3)]

Vc2Ed = -008 [kN] Shear force (upper column) [53(3)]

z = 94 [mm] Lever arm [625]

VwpEd = (Mb1Ed - Mb2Ed) z - (Vc1Ed - Vc2Ed) 2

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 50 100 150 200 250 300

FwR

d [

kN]

L [mm] - Comprimento de cordatildeo

Cordotildees de Soldadura em Accedilo S235 JR

a=12mm

a=11mm

a=10mm

a=9mm

a=8mm

a=7mm

a=6mm

a=5mm

a=4mm

a=3mm

Figura 513 - Pormenor em 3D da ligaccedilatildeo Pilar - Viga

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

98

VwpEd = 3570 [kN] Shear force acting on the web panel [53(3)]

Avs = 508 [cm2] Shear area of the column web EN1993-1-1[626(3)]

Avc = 508 [cm2] Shear area EN1993-1-1[626(3)]

ds = 94 [mm] Distance between the centroids of stiffeners [6261(4)]

MplfcRd = 010 [kNm] Plastic resistance of the column flange for bending [6261(4)]

MplstuRd = 012 [kNm] Plastic resistance of the upper transverse stiffener for bending [6261(4)]

MplstlRd = 012 [kNm] Plastic resistance of the lower transverse stiffener for bending [6261(4)]

VwpRd = 09 ( Avsfywc ) (3 M0) + Min(4 MplfcRd ds (2 MplfcRd + MplstuRd + MplstlRd) ds) VwpRd = 6656 [kN] Resistance of the column web panel for shear [6261]

VwpEd VwpRd le 10 054 lt 100 verified (054)

WELD RESISTANCE Aw = 1700 [cm

2] Area of all welds [4532(2)]

Awy = 1103 [cm2] Area of horizontal welds [4532(2)]

Awz = 597 [cm2] Area of vertical welds [4532(2)]

Iwy = 28893 [cm4] Moment of inertia of the weld arrangement with respect to the hor axis [4532(5)]

max=max = 000 [MPa] Normal stress in a weld [4532(5)]

= = 000 [MPa] Stress in a vertical weld [4532(5)]

II = 000 [MPa] Tangent stress [4532(5)]

w = 080

Correlation coefficient [4532(7)]

[max2 + 3(max

2)] le fu(wM2) 000 lt 23500 verified (000)

[2 + 3(

2+II

2)] le fu(wM2) 000 lt 23500 verified (000)

le 09fuM2 000 lt 16920 verified (000)

WEAKEST COMPONENT COLUMN WEB PANEL - SHEAR

Connection conforms to the code Ratio 054

535 Ligaccedilotildees Aparafusadas

Com base no software Robot Structural Analysis Professional junta-se a justificaccedilatildeo de

uma ligaccedilatildeo aparafusada do pilar rotulado agrave laje teacuterrea de fundaccedilatildeo da cave

No Anexo II estaacute o relatoacuterio completo do caacutelculo realizado

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 99

Ligaccedilatildeo na base do Pilar Rotulado

LOADS

Case Manual calculations

NjEd = -2676 [kN] Axial force

VjEdy = -007 [kN] Shear force

VjEdz = -008 [kN] Shear force

RESULTS

COMPRESSION ZONE

COMPRESSION OF CONCRETE

c = 23 [mm] Additional width of the bearing pressure zone [625(4)]

fjd = 1994 [MPa] Design bearing resistance [625(7)]

FcRdn = 19845 [kN] Bearing resistance of concrete for compression [6282(1)]

RESISTANCES OF SPREAD FOOTING IN THE COMPRESSION ZONE

NjRd = FcRdn NjRd = 19845 [kN] Resistance of a spread footing for axial compression [6282(1)]

CONNECTION CAPACITY CHECK

NjEd NjRd le 10 (624) 013 lt 100 verified (013)

Figura 514 - Pormenor em 3D da ligaccedilatildeo na base s do Pilar Rotulado

A ndash PECcedilAS ESCRITAS

IV CONCLUSOtildeES

CONCLUSOtildeES

A realizaccedilatildeo deste trabalho permitiu a aplicaccedilatildeo praacutetica de diversos conceitos adquiridos

nas vaacuterias unidades curriculares do curso de engenharia civil possibilitando tambeacutem a

aprendizagem de novos conceitos no domiacutenio do dimensionamento de estruturas que foram

fundamentais para a realizaccedilatildeo do Projeto da Sala Eleacutetrica e do Posto de Transformaccedilatildeo

O estudo aprofundado de outros projetos em conjunto com outros conhecimentos

complementares adquiridos na anaacutelise estrutural de estruturas foram tambeacutem fundamentais

no desenvolvimento das diferentes fases deste Projeto

A elaboraccedilatildeo deste trabalho permitiu adquirir e consolidar conhecimentos nas aacutereas

referentes a

Regulamentaccedilatildeo Europeia (Eurocoacutedigos Estruturais) na parte referente da anaacutelise das

accedilotildees do vento sismo temperatura etc

Aprendizagem de softwares tais como ˝SAP2000˝ ˝GaLa Reinforcement˝

˝SemiComp˝ ˝LTBeam˝ etc

Elaboraccedilatildeo de tabelas de caacutelculo em ˝Excel˝ utilizadas quer para o dimensionamento

orgacircnico de elementos em betatildeo armado mas tambeacutem para secccedilotildees e elementos

metaacutelicos

Elaboraccedilatildeo de peccedilas desenhadas com recurso ao ˝Autocad˝

Perspetivas Futuras

O dimensionamento deste Edifiacutecio a partir de uma soluccedilatildeo totalmente metaacutelica ou em

betatildeo armado com elementos preacute-fabricados de modo a compararem-se os custos entre a

soluccedilatildeo deste Projeto e estas soluccedilotildees

Programar parte das tabelas que serviram para o dimensionamento dos elementos de betatildeo

armado e metaacutelicos com recurso agrave linguagem de Visual Basic (VBA)

Desafiar alguns colegas de curso de modo a publicar em conjunto tabelas e aacutebacos que

permitam proceder ao dimensionamento de vigas pilares e sapatas em betatildeo armado de um

modo mais ceacutelere

Page 16: A PEÇAS ESCRITAS III. MEMÓRIA JUSTIFICATIVA

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 7

Quadro 15 - Geometria das Sapatas

Betatildeo C2530

fck=25 Mpa

Accedilo A500

fyk=500 Mpa Rec=4 cm

Sapatas H

[m]

Secccedilotildees

Transversais

[m x m]

S11 030 125 x 125

S12 030 125 x 125

S13 03 125 x 125

S14 030 125 x 125

S15 030 125 x 125

S16 030 125 x 125

S17 030 125 x 125

S18 030 125 x 125

S19 030 125 x 125

S110 030 125 x 125

S111 030 125 x 125

S112 030 125 x 125

Na Figura 14 estaacute representada a planta de fundaccedilotildees do Edifiacutecio

Figura 14 - Planta de Fundaccedilotildees

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

8

Elementos Metaacutelicos 12

121 Estrutura de Suporte da Sala Eleacutetrica

O preacute-dimensionamento das estruturas metaacutelicas que servem de suporte aos equipamentos

da Sala Eleacutetrica foi feito com base num poacutertico tipo que se repete de um modo idecircntico ao

longo da estrutura

O esqueleto estrutural inclui as vigas principais IPE100 orientadas segundo as duas

direccedilotildees ortogonais e as vigas secundaacuterias T50x6 colocadas entre as vigas principais

Este esqueleto estaacute apoiado em pilares IPE100 ligados agrave laje teacuterrea

As Figuras 15 16 e 17 mostram duas plantas e um corte tipo das estruturas metaacutelicas

Figura 15 - Planta do Piso Metaacutelico

1 PREacute-DIMENSIONAMENTO

Maria Isabel Balboa Antunes 9

Figura 16 - Localizaccedilatildeo dos Pilares Metaacutelicos

Figura 17- Corte Transversal Tipo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

10

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

11

2 MODELACcedilAtildeO ESTRUTURAL

A anaacutelise da estrutura foi efetuada com base num conjunto de modelos de caacutelculo

realizados a partir de um programa de elementos finitos ˝SAP2000˝ versatildeo 17

Os modelos estudados foram definidos a partir da geometria da estrutura que foi preacute-

dimensionada no capiacutetulo anterior

Modelo de Caacutelculo 21

211 Estrutura de Betatildeo Armado

Os modelos foram definidos a partir da geometria da estrutura tendo-se considerado

elementos do tipo ˝barra˝ para simular as vigas e os pilares e elementos do tipo ˝shell-thick˝

para simular as lajes os muros e as platibandas

A laje teacuterrea foi considerada apoiada em apoios elaacutesticos (ver Figura 23)

O caacutelculo da rigidez das molas foi feito com base na aacuterea de influecircncia de cada noacute da

malha tipo da laje teacuterrea para um coeficiente de reaccedilatildeo do solo Ks calculado do seguinte

modo

Em que

Es = 3000 kNm2 (argila muito dura)

B = 1 m

ν = 04 (argila muito dura)

Nas Figuras seguintes representa-se os modelos final da estrutura da Sala Eleacutetrica e do

Posto de Transformaccedilatildeo considerados no ˝SAP2000 ˝

21

ss

EK

B

(Eq 21)

Ks= 35700 kNm3

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

12

212 Estruturas Metaacutelicas

A Figura 24 mostra as estruturas metaacutelicas do piso teacutecnico (cave) cujo pavimento serve de

suporte aos equipamentos eleacutetricos da Sala Eleacutetrica

Figura 22 - Modelo Unifilar - Vistas em 3D

Figura 23 - Laje Teacuterrea

Figura 21 - Modelo Unifilar - Vistas em 3D

2 MODELACcedilAtildeO ESTRUTURAL

Maria Isabel Balboa Antunes 13

Validaccedilatildeo dos Modelos no ˝SAP2000˝ 22

Sempre que possiacutevel procedeu-se agrave verificaccedilatildeo e validaccedilatildeo dos diferentes ficheiros de

dados e de resultados obtidos nas anaacutelises realizadas

A validaccedilatildeo dos diferentes modelos foi feita atraveacutes das seguintes verificaccedilotildees

Comparaccedilatildeo do peso proacuteprio total das estruturas lajes vigas e pilares calculadas a

numa folha em ˝Excel˝ com os resultados obtidos pelo somatoacuterio das cargas verticais

do programa de elementos finitos

Anaacutelise criacutetica das deformaccedilotildees determinadas a partir do ˝SAP2000˝

Verificaccedilatildeo da orientaccedilatildeo dos eixos principais dos diferentes elementos com base nos

sistemas de eixos para os noacutes e para as barras do programa de caacutelculo automaacutetico

Nos Quadros 21 e 22 representam-se alguns dos estudos realizados que serviram para a

validaccedilatildeo dos modelos

Quadro 21 - Peso Proacuteprio dos Elementos Estruturais no modelo ˝SAP2000˝

Elementos Estruturais Peso Proacuteprio

[kN]

P - 035 m x 035 m 1727

V - 03 m x 07 m 3234

L16 4488

L12 1495

P1 - 025 m x 185 m 4605

Peso Total 1555

Figura 24 - Modelo Extrudido da Estrutura do Piso Metaacutelico

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

14

Quadro 22 - Reaccedilotildees Verticais nos Apoios ˝SAP2000˝

Em que

P - 035 m x 035 m ndash pilares

V - 030 m x 070 m ndash vigas

L16 ndash lajes de cobertura com espessuras de 016 m

L12 ndash platibandas com espessuras de 012 m

p1 - 025 m x 185 m ndash parede do muro de fundaccedilatildeo

Identificaccedilatildeo dos

Apoios

Reaccedilotildees Verticais

F3

[kN]

2 1316

3 1007

4 1677

22 664

24 443

26 2150

53 1032

54 1583

55 1668

57 1102

58 145

2349 1454

Peso Total 1555

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

15

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Peso Proacuteprio 31

O peso proacuteprio dos elementos de betatildeo armado e metaacutelicos foi considerado de forma

automaacutetica pelo programa de caacutelculo atraveacutes da introduccedilatildeo das caracteriacutesticas geomeacutetricas e

dos materiais constituintes betatildeo armado e accedilo dos perfis laminados conforme se indica na

Figura 31

Figura 31 - Definiccedilatildeo dos Materiais ˝SAP2000˝

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

16

Restantes Cargas Permanentes 32

Nas Figuras 32 e 33 representam-se as restantes cargas permanentes consideradas

a)

b)

Sobrecargas 33

As sobrecargas que atuam nas estruturas estatildeo indicadas nas Figuras 34 e 35

Figura 32 - Restantes Cargas Permanentes ndash a) Laje da Cobertura (15 kNm2)

b) Laje Teacuterrea (2 kNm2)

Figura 33 - Restantes Cargas Permanentes - Piso Metaacutelico (15 kNm2)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 17

a)

b)

Temperatura 34

A quantificaccedilatildeo das variaccedilotildees uniformes de temperatura consta nos Quadros 31 e 32 e nas

Figuras 36 e 37

Quadro 31 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Negativa ndash Inverno

Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Negativa - Inverno

H

[m]

Tmin

[ordmC]

Tmin(H)

[ordmC]

Tout = Tmin

[ordmC]

Tin

[ordmC]

T

[ordmC]

T0

[ordmC]

ΔTu-

[ordmC]

100 0 -05 -05 18 875 15 -625

Figura 34 - Sobrecargas ndash a) Laje da Cobertura (04 kNm2) b) Laje Teacuterrea (2 kNm

2)

Figura 35 - Sobrecargas ndash Piso Metaacutelico (18 kNm2)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

18

Quadro 32 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Positiva ndash Veratildeo

Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura Maacutexima Positiva - Veratildeo

H

[m]

Tmax

[ordmC]

Tmax(H)

[ordmC]

Tout = Tmax + Tcor

[ordmC]

Tin

[ordmC]

T

[ordmC]

T0

[ordmC]

ΔTu+

[ordmC]

100 40 39 41 25 33 15 18

a)

b)

a)

b)

Figura 36 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura nas Coberturas e Platibandas ndash a) VUT+

(18ordm C)

b) VUT

- (- 625ordm C)

Figura 37 - Variaccedilatildeo Uniforme de Temperatura nas Vigas e nos Pilares ndash a) VUT+

(18ordm C)

b) VUT

- (- 625ordm C)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 19

Vento 35

As accedilotildees provenientes do vento conforme se indica na Figura 38 produzem forccedilas nas

quatro direccedilotildees ortogonais

Wx ndash direccedilatildeo do vento em x com sentido positivo

Wxx ndash direccedilatildeo do vento em x com sentido negativo

Wy ndash direccedilatildeo do vento em y com sentido positivo

Wyy ndash direccedilatildeo do vento em y com sentido negativo

De modo a simplificar a accedilatildeo do vento no modelo em estudo considerou-se para o Edifiacutecio

da Sala Eleacutetrica e do Posto de Transformaccedilatildeo uma geometria em planta retangular

351 Pressatildeo dinacircmica de Pico

No Quadro 33 indicam-se os paracircmetros que permitiram quantificar a accedilatildeo do vento de

acordo com o que foi jaacute indicado na Memoacuteria Descritiva

Figura 38 - Accedilatildeo do Vento

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

20

Quadro 33 - Determinaccedilatildeo da Pressatildeo Dinacircmica de Pico

Paracircmetros de caacutelculo da Pressatildeo Dinacircmica de Pico

Altura de referecircncia h le b ze = 41 m

Valor baacutesico da velocidade de referecircncia do vento Zona A νb0 = 27 ms

Coeficiente de direccedilatildeo cdir = 10

Coeficiente de sazatildeo cseason = 10

Velocidade de referecircncia do vento νb= cdirmiddot cseasonmiddot νb0 νb = 27 ms

Categoria do Terreno II Comprimento de rugosidade z0 = 005 m

Altura miacutenima zmin = 2 m

Altura maacutexima zmax = 200 m

zmin le z le zmax z = 41 m 2 le z le 200

Coeficiente de terreno dependente

do comprimento de rugosidade z0

kr = 019

Coeficiente de rugosidade cr(z) = krmiddot ln(zz0) cr(z) = 0837

Coeficiente de orografia c0(z) = 10

Velocidade meacutedia do vento νm(z) =cr(z)middotc0(z)middotνb νm(z) = 27 ms

Coeficiente de turbulecircncia kI = 10

Intensidade de turbulecircncia

Iv(z) = 023

Massa voluacutemica do ar ρ = 125kgm3

Pressatildeo dinacircmica de pico

qp(z) = 183 kNm2

352 Coeficientes de Pressatildeo nos Alccedilados

Os coeficientes de pressatildeo determinados anteriormente para os alccedilados constam nas figuras

seguintes

119896119903 = 019 ∙ (1199110

1199110119868119868)

007

Iv(z) = 119896119868

119888119900(119911) middot ln (1199111199110

)

119902119901(z) = [1 + 7119868119907(119911)] middot1

2middot 120588 middot 1205841198982(119911)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 21

Coeficientes de Pressatildeo Exteriores

a)

b)

a)

b)

Coeficientes de Pressatildeo Interiores

Na Figura 311 estatildeo indicados os coeficientes de pressatildeo interiores (pressotildees e succcedilotildees)

a)

b)

Figura 39 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores nos Alccedilados ndash a) Wx b) Wxx

Figura 310 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores nos Alccedilados - a) Wy b) Wyy

Figura 311 - Coeficientes de Pressatildeo Interior - a) 1ordm Caso - Pressatildeo b) 2ordm Caso - Succcedilatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

22

Coeficientes de Pressatildeo Resultantes

Para cada direccedilatildeo e sentido da accedilatildeo do vento foram considerados duas hipoacuteteses para os

coeficientes de pressatildeo interiores (pressotildees e succcedilotildees) que em conjunto com os coeficientes

de pressatildeo exteriores originam oito hipoacuteteses diferentes para as accedilotildees do vento

Nas figuras seguintes indicam-se os coeficientes de pressatildeo resultantes

a)

b)

a)

b)

353 Accedilatildeo do Vento nos Pilares

A partir da pressatildeo dinacircmica de pico e dos coeficientes de pressatildeo nos alccedilados

determinaram-se as forccedilas do vento nos pilares com base nas larguras de influecircncia dos

Figura 312 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes ndashAlccedilados Wx Wxx - a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

Figura 313 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes ndashAlccedilados Wy Wyy - a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 23

mesmos obtendo-se assim os valores das forccedilas distribuiacutedas que se encontram resumidos nos

Quadros 34 a 37

Sendo

Fw ndash forccedila da accedilatildeo do vento

cpResultante ndash coeficiente de pressatildeo resultante

Linfluecircncia ndash largura de influecircncia dos pilares

FwdistPilar ndash forccedila distribuiacuteda no pilar

B ndash alccedilado de barlavento

S ndash alccedilado de sotavento

LE ndash alccedilado lado esquerdo

LD ndash alccedilado lado direito

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

24

Quadro 34 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo x

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wx

Wx1 (1ordf Hipoacutetese) Wx2 (2 ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm] Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -05 -04 P1 12 05 -05 -19 -19 E 00 00 P1 12 10 00 -12 -12

A -14 -12 P2 32 14 -14 -28 -28 A -09 -07 P2 32 26 00 -14 -14

B -10 -08 P3 398 17 -18 -30 -30 B -05 -04 P3 398 33 00 -15 -15

C -07 -06 P4 20 09 -09 -11 -11 C -02 -02 P4 20 165 00 -03 -03

Quadro 35 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo xx

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wxx

Wxx1 (1 ordf Hipoacutetese) Wxx2 (2 ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm] Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -05 -04 P1 12 05 -05 -22 -22 E 00 00 P1 12 10 00 -14 -14

A -14 -12 P2 32 14 -14 -30 -30 A -09 -07 P2 32 26 00 -15 -15

B -10 -08 P3 398 17 -18 -28 -28 B -05 -04 P3 398 33 00 -14 -14

C -07 -06 P4 20 09 -09 -10 -10 C -02 -02 P4 20 16 00 -028 -03

Quadro 36 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo y

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wy

Wy1 (1ordf Hipoacutetese) Wy2 (2ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm] Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -06 -05 P1 17 07 -08 -23 -23 E 00 00 P1 17 14 00 -15 -15

A -14 -12 P2 335 15 -15 -33 -33 A -09 -07 P2 335 28 00 -16 -16

B -10 -08 P3 36 16 -164 -26 -26 B -05 -04 P3 36 30 00 -13 -13

C -07 -06 P4 19 08 -09 -07 -07 C -02 -02 P4 19 16 00 -02 -02

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 25

Quadro 37 - Accedilatildeo do Vento nos Pilares - Direccedilatildeo yy

Cargas Distribuiacutedas nos Pilares - Wyy

Wyy1 (1ordf Hipoacutetese) Wyy2 (2ordf Hipoacutetese)

Zonas cpResultante Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

Zonas cpResultante

Fw

[kNm2]

FwdistPilar

[kNm]

D 05 04 Pilares Linfluecircncia B S LE LD D 10 08 Pilares Linfluecircncia B S LE LD

E -06 -05 P1 17 07 -08 -14 -14 E 00 00 P1 17 14 00 -09 -09

A -14 -12 P2 335 15 -15 -26 -26 A -09 -07 P2 335 28 00 -13 -13

B -10 -08 P3 36 16 -16 -33 -33 B -05 -04 P3 36 30 00 -16 -16

C -07 -06 P4 19 08 -09 -12 -12 C -02 -02 P4 19 16 00 -03 -03

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

26

354 Accedilatildeo do Vento nas Platibandas

Para a determinaccedilatildeo das forccedilas resultantes exercidas sobre as platibandas foram

considerados por simplificaccedilatildeo os mesmos valores dos coeficientes de pressatildeo exteriores dos

alccedilados

Em relaccedilatildeo aos valores dos coeficientes de pressatildeo interiores apenas foram considerados os

valores positivos (cpi = +02) por questotildees de seguranccedila

355 Coeficientes de Pressatildeo na Cobertura

Nas Figuras 314 a 317 estatildeo indicados os coeficientes de pressatildeo para as direccedilotildees do

vento na cobertura

Coeficientes de Pressatildeo Exteriores

Figura 314 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores Wx - Cobertura

Figura 315 - Coeficientes de Pressatildeo Exteriores Wxx - Cobertura

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 27

Coeficientes de Pressatildeo Interiores

Os coeficientes de pressatildeo interiores foram jaacute indicados em 352

Coeficientes de Pressatildeo Resultantes

Na zona da cobertura foram tambeacutem considerados oito hipoacuteteses para a accedilatildeo do vento em

funccedilatildeo das diferentes direccedilotildees sentidos e coeficientes de pressatildeo exteriores e interiores

Os coeficientes de pressatildeo resultantes estatildeo indicados nas Figuras 318 e 319 e nos

Quadros 38 e 39

Figura 317 - Coeficientes de Pressatildeo Exterior Wyy - Cobertura

Figura 316 - Coeficientes de Pressatildeo Exterior Wy - Cobertura

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

28

a)

b)

a)

b)

Quadro 38 - Accedilatildeo do Vento na Cobertura nas Direccedilotildees x e xx

Wx Wxx

1ordf Hipoacutetese 2ordf Hipoacutetese

Zonas hhp qp(z) cscd cpResultante Fw

[kNm2]

cpResultante Fw

[kNm2]

F

0367 08268 1

-03 -02 -080 -07

G -03 -02 -075 -06

H -05 -04 -10 -08

I 00 00 -05 -04

Figura 318 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes - Cobertura Wx Wxx ndash a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

Figura 319 - Coeficientes de Pressatildeo Resultantes - Cobertura Wy Wyy ndash a) 1ordf Hipoacutetese

b) 2ordf Hipoacutetese

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 29

Quadro 39 - Accedilatildeo do Vento na Cobertura nas Direccedilotildees y e yy

Wy Wyy

1ordf Hipoacutetese 2ordf Hipoacutetese

Zonas hhp qp(z) cscd cpResultante Fw

[kNm2]

cpResultante Fw

[kNm2]

F

0367 08268 1

-03 -02 -080 -07

G -03 -02 -075 -06

H -05 -04 -10 -08

I 00 00 -05 -04

Sismo 36

A accedilatildeo siacutesmica foi realizada a partir dos espectros de resposta segundo o EC8 previstos

para o territoacuterio nacional para o concelho onde o edifiacutecio iraacute ser construiacutedo

O Quadro 310 indica alguns dos paracircmetros necessaacuterios no caacutelculo dos espectros de

resposta

Quadro 310 - Determinaccedilatildeo dos Espectros de Resposta de Caacutelculo

Paracircmetros de Espectros de

Resposta de Caacutelculo

Accedilatildeo Siacutesmica

Tipo 1

Accedilatildeo Siacutesmica

Tipo 2

Tipo de Terreno B B

Zona Siacutesmica 12 23

Classe de Importacircncia II II

γI 1 1

agR (ms2) 2 17

ag (ms2) 2 17

Smaacutex 135 135

TB(s) 01 01

TC(s) 06 025

TD(s) 20 20

12 13

ξ () 5 5

η 1 1

q 15 15

β 02 02

2 2

maxmax

1 ms 4 ms

1= 1

3

g

g

a

SS S a

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

30

Considerando o valor recomendado de β igual a 02 e os paracircmetros definidos

anteriormente foi possiacutevel definir os espectros de resposta horizontais elaacutesticos representados

na Figura 320

Figura 320 - Espetros de Caacutelculo para Accedilotildees Siacutesmicas do Tipo 1 e 2

No programa de elementos finitos que serviu para o estudo da accedilatildeo siacutesmica introduziram-

se em ficheiros ˝txt˝ as funccedilotildees espetrais de caacutelculo para as accedilotildees siacutesmicas do Tipo 1 e 2

conforme se indica na Figura 320

As combinaccedilotildees das accedilotildees siacutesmicas horizontais estatildeo de acordo com a Claacuteusula sect43351

(3) da NP EN 1998-1 tendo-se considerado que as componentes horizontais U1 e U2 atuam

simultaneamente combinadas segundo os seguintes criteacuterios

Em que

+ ndash significa a combinar com

EEdx ndash representa os esforccedilos devidos agrave aplicaccedilatildeo da accedilatildeo siacutesmica segundo x

EEdy ndash representa os esforccedilos devidos agrave aplicaccedilatildeo da mesma accedilatildeo siacutesmica segundo y

000

050

100

150

200

250

300

350

400

450

0 05 1 15 2 25 3 35 4

Sd

[ms

2]

T

[s]

Espetros de Caacutelculo Tipo 1 e 2 (5 de amortecimento)

Accedilatildeo Siacutesmica Tipo 1

Accedilatildeo Siacutesmica Tipo 2

03Ed X Ed YE E (Eq 31)

03 Ed X Ed YE E (Eq 32)

3 QUANTIFICACcedilAtildeO DAS ACcedilOtildeES

Maria Isabel Balboa Antunes 31

A partir da funccedilatildeo ˝mass source˝ do SAP2000 foram definidas as massas consideradas

na anaacutelise siacutesmica que incluiacuteram as restantes cargas permanentes e as sobrecargas sendo que

as sobrecargas foram multiplicadas pelo coeficiente ψ2

A resposta dinacircmica da estrutura foi obtida a partir de uma anaacutelise modal tendo-se

considerado o nuacutemero de modos de vibraccedilatildeo necessaacuterios de modo a obterem-se fatores de

participaccedilatildeo modais superiores a 90 nas duas direccedilotildees principais x e y

Apresentam-se nas Figuras 321 a 324 os modos com maior participaccedilatildeo de massa

1ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (y-y) 125

f = 165 Hz

T = 0605 s

4ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (y-y) 484

f = 52 Hz

T = 019 s

Figura 321 - 1ordm Modo de Vibraccedilatildeo

5ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (x-x) 47

f = 62 Hz

T = 0605 s

90ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Participaccedilatildeo Modal (y-y) 19

f = 384 Hz

T = 003 s

Figura 322 - 4ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 321 - 1ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 324 - 90ordm Modo de Vibraccedilatildeo Figura 323 - 5ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 322 - 4ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 323 - 5ordm Modo de Vibraccedilatildeo

Figura 324 - 90ordm Modo de Vibraccedilatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

32

Impulso das Terras 37

Os impulsos das terras foram simulados atraveacutes de uma carga triangular aplicada nos

muros da cave que delimitam o Edifiacutecio em todo o periacutemetro (ver Figura 325)

Figura 325 - Impulsos de terreno nos muros da cave

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

33

4 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA DE BETAtildeO ARMADO

Para o dimensionamento dos elementos de betatildeo armado foram retirados os esforccedilos do

modelo de caacutelculo e calculadas as armaduras longitudinais e transversais das lajes vigas

pilares e sapatas segundo os criteacuterios de dimensionamento definidos na Memoacuteria Descritiva

As lajes e as vigas foram dimensionadas a partir de tabelas elaboradas em folhas de caacutelculo

em ˝Excel˝ realizadas para este Projeto tendo-se utilizado tambeacutem o software de caacutelculo

˝Gala Reinforcement˝ para o dimensionamento orgacircnico das platibandas dos pilares e dos

muros da cave

Lajes 41

De um modo geral as lajes que constituem os pavimentos dos edifiacutecios soacute satildeo

dimensionadas para cargas verticais perpendiculares ao seu plano meacutedio sendo a resistecircncia

agraves accedilotildees horizontais garantida pelo esqueleto estrutural dos pilares e das vigas

411 Dimensionamento

O dimensionamento das lajes foi feito a partir dos esforccedilos envolventes de caacutelculo

determinados nas duas direccedilotildees principais para as combinaccedilotildees de accedilotildees mais desfavoraacuteveis

dos estados limites uacuteltimos

Os eixos principais das lajes satildeo os indicados na Figura 41

Figura 41 - Eixos Locais das Lajes

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

34

Os esforccedilos finais dos momentos de caacutelculo foram obtidos a partir dos seguintes criteacuterios

de combinaccedilatildeo

M11 ge 0 M+

Ed11 = M11 + |M12|

M11 lt 0 M-Ed11 = M11 - |M12|

M22 ge 0 M+

Ed22 = M22 + |M12|

M22 lt 0 M-Ed22 = M22 - |M12|

412 Lajes da Cobertura

4121 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Flexatildeo

Nas figuras seguintes satildeo indicados os momentos positivos e negativos para as

combinaccedilotildees envolventes mais desfavoraacuteveis das lajes da cobertura determinados no modelo

desenvolvido no ˝SAP2000˝

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 42 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 35

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Para as armaduras de flexatildeo respeitaram-se os criteacuterios de dimensionamento indicados na

Memoacuteria Descritiva

O Quadro 41 indica todos os paracircmetros e expressotildees necessaacuterias ao dimensionamento das

lajes do Edifiacutecio

Figura 43 - M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 44 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

36

Materiais

Armaduras de Flexatildeo Principais Armaduras de Distribuiccedilatildeo C2530

fck = 25 Mpa

b = 1m

h = 016 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 3 cm

d = 013 m

Lajes Combinaccedilotildees MEd

[kNmm] μ

ω Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras 02 As

[cm2m]

Asadotadodist

[cm2m]

Armaduras

L11 Env_ELU

M11Ed+ 3 0011 0011 053 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -15 0005 0005 027 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 25 0009 0009 044 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -5 0018 0018 089 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

L12 Env_ELU

M11Ed+ 8 0028 0029 144 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -5 0018 0018 089 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

L13 Env_ELU

M11Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -2 0007 0007 036 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -65 0023 0023 116 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

L14 Env_ELU

M11Ed+ 8 0028 0029 144 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M11Ed- -7 0025 0025 125 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed+ 6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

M22Ed- -6 0021 0022 107 176 640 402 ϕ80125 0804 201 ϕ8025

Quadro 41 - Armaduras de Flexatildeo das Lajes da Cobertura

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 37

4122 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Esforccedilo Transverso

O dimensionamento ao esforccedilo transverso das lajes da cobertura foi realizado com base

nos esforccedilos envolventes mais condicionantes tendo em a conta a resistecircncia do betatildeo ao

corte

Esforccedilos de Caacutelculo V23 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

O Quadro 42 resume as verificaccedilotildees realizadas para o esforccedilo transverso

Figura 45 - V23 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Transversos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

38

4123 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo de Fendilhaccedilatildeo

Em lajes com traccedilotildees axiais pouco significativas dispensa-se a verificaccedilatildeo da fendilhaccedilatildeo

4124 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo de Deformaccedilatildeo

As deformaccedilotildees maacuteximas em todas as lajes da cobertura satildeo inferiores agrave deformaccedilatildeo

admissiacutevel (δ lt L250)

413 Laje Teacuterrea

4131 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Flexatildeo

Os esforccedilos de caacutelculo para a determinaccedilatildeo das armaduras de flexatildeo satildeo os indicados nas

Figuras 46 a 48

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck =25 Mpa

b = 1m

h = 016 m

A500

fyk = 500Mpa

Rec= 3 cm

d = 013 m

Lajes Combinaccedilatildeo VEd

[kN] CRdc k ρ1 k1 σcp νmin

VRdc

[kN] Obs

L11 Env_ELU VEd23

+ 14 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -7 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

L12 Env_ELU VEd23

+ 41 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -33 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

L13 Env_ELU VEd23

+ 38 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -30 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

L14 Env_ELU

VEd23+ 25 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

VEd23- -11 012 2 0003 015 0 049 643 Verifica

Quadro 42 - Verificaccedilatildeo de Esforccedilo Transverso das Lajes da Cobertura

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 39

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 46 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 47 - M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

40

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

No Quadro 43 resume-se o dimensionamento da laje teacuterrea

Figura 48 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 41

Materiais

Armaduras de Flexatildeo Principais Armaduras de Distribuiccedilatildeo C2530

fck = 25 Mpa

b = 1 m

h = 015 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 011 m

Lajes Combinaccedilotildees MEd

[kNm] 120641

120654

Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras 02 As

[cm2m]

Asadotadodist

[cm2m]

Armaduras

LT1 Env_ELU

M11Ed+ 5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

M11Ed- -5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

M22Ed+ 5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

M22Ed- -5 00248 0025 106 149 60 162 ϕ60175 032 162 ϕ60175

Quadro 43 - Armaduras de Flexatildeo da Laje Teacuterrea

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

42

4132 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Esforccedilo Transverso

As figuras seguintes representam os diagramas das envolventes mais desfavoraacuteveis do

esforccedilo transverso empregues na verificaccedilatildeo de seguranccedila das lajes

Esforccedilos de Caacutelculo V23 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo V13 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

No Quadro 44 eacute feita a verificaccedilatildeo de seguranccedila da laje ao esforccedilo transverso

Figura 410 - V13 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Eforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Eforccedilos Transversos Negativos

Figura 49 - V23 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Eforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Eforccedilos Transversos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 43

Platibandas 42

421 Dimensionamento

O dimensionamento foi realizado tendo-se considerado os momentos fletores M11 M22 e

M12 e os esforccedilos axiais F11 e F22 de caacutelculo tendo as armaduras sido calculadas com recurso

ao ˝GaLa Reinforcement˝ a partir de aacutebacos de flexatildeo composta

A Figura 411 indica os eixos das lajes das platibandas

422 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Verticais e Horizontais

Nas Figuras seguintes estatildeo indicados esforccedilos das combinaccedilotildees envolventes maacuteximas e

miacutenimas de caacutelculo

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 1 m

h = 015 m

A500

fyk= 500Mpa

Rec= 4 cm

d = 011 m

Lajes Combinaccedilatildeo VEd

[kN] CRdc k ρ1 k1 σcp νmin

VRdc

[kN] Obs

LT1 Env_ELU VEd23

+ 23 012 2 0001 015 0 049 544 Verifica

VEd23- -13 012 2 0001 015 0 049 544 Verifica

Quadro 44 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila ao Esforccedilo Transverso da Laje Teacuterrea

Figura 411 - Eixos Locais das Platibandas

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

Alccedilado Tardoz Alccedilado Esquerdo

Alccedilado Direito Alccedilado Frontal

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

44

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 412 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 413 ndash M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 414 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 45

Esforccedilos de Caacutelculo F11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo F22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Armaduras horizontais e verticais

Na Figura 417 indica-se as armaduras resultantes dos caacutelculos efetuados

Figura 415 - F11 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 416 - F22 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 417 - Corte Transversal Tipo das Platibandas

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

46

423 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo da Fendilhaccedilatildeo

A fendilhaccedilatildeo foi tambeacutem analisada tendo-se constatado que as aberturas satildeo inferiores aos

maacuteximos regulamentares

Muros 43

431 Dimensionamento

O dimensionamento das paredes dos muros foi feito aos Estados Limites Uacuteltimos e de

Utilizaccedilatildeo tendo-se considerado os momentos fletores M11 M22 e M12 e os esforccedilos axiais F11

e F22 de caacutelculo

Na Figura 418 indica-se os eixos locais dos muros da cave

432 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Verticais e Horizontais

Nas Figuras 419 a 423 estatildeo indicados os esforccedilos das combinaccedilotildees envolventes maacuteximas

e miacutenimas necessaacuterios no caacutelculo das armaduras dos muros da cave

Figura 418 - Eixos Locais dos Muros da Cave

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

Alccedilado Esquerdo Alccedilado Tardoz

Alccedilado Direito Alccedilado Frontal

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 47

Esforccedilos de Caacutelculo M11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Esforccedilos de Caacutelculo M22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

Esforccedilos de Caacutelculo M12 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

a)

b)

Figura 419 - M11 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 421 - M12 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

Figura 420 - M22 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Momentos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Momentos Negativos

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

48

Esforccedilos de Caacutelculo F11 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

Esforccedilos de Caacutelculo F22 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Dimensionamento Orgacircnico

As paredes dos muros comportam-se como vigas-paredes e as armaduras satildeo as indicadas

na Figura 424

a) b)

Figura 423 - F22 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 422 - F11 (kN) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Negativos

Figura 424 - Identificaccedilatildeo das armaduras dos muros

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 49

Simbologia

As aacutereas das armaduras horizontais e verticais dos muros foram calculadas

independentemente nas duas direccedilotildees a partir dos esforccedilos de caacutelculo F11 + M11 e F22 + M22

tal como mostram os aacutebacos das Figuras 425 a 428

Muros do Alccedilado Frontal

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

Armaduras Muros do Alccedilado Lateral Direito

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

ndash Armaduras horizontais superiores e inferiores

ndash Armaduras horizontais

ndash Armaduras verticais

Figura 425 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Frontal

Figura 426 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Lateral Direito

B A+C

B A+C

A

B

C

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

50

Muros do Alccedilado Lateral Esquerdo

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

Muros do Alccedilado Tardoz

M11 + F11 ndash Armaduras

M22 + F22 ndash Armaduras

No Quadro 45 indica-se um quadro resumo das armaduras dos muros

Figura 427 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Lateral Esquerdo

Figura 428 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta dos Muros do Alccedilado Tardoz

B

B

A+C

A+C

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 51

Quadro 45 - Armaduras dos Muros

Materiais

Armaduras

Armaduras C2530

fck = 25Mpa

b = 012 m

h = 11 m

A500

fyk =500Mpa

Rec = 4cm

d = 181m

Secccedilotildees Faces

Esforccedilos

de

Caacutelculo

Ashmin

[cm2m]

Ashadotada

[cm2m]

Armaduras

Esforccedilos

de

Caacutelculo

Asvmin

[cm2m]

Asv adotada

[cm2m] Armaduras

Alccedilado

Frontal

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

Alccedilado

Lateral

Direito

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

Alccedilado

Esquerdo

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

Alccedilado

Tardoz

Interior

Exterior M11+F11 25 314 4ϕ10 M22+F22 50 707 9ϕ10

433 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Transversais

As figuras seguintes representam os diagramas de esforccedilos transversos mais desfavoraacuteveis

de todos os muros na verificaccedilatildeo ao esforccedilo transverso

Esforccedilos de Caacutelculo V23 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

Figura 429 - V23 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Transversos Negativos

B A+C

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

52

Esforccedilos de Caacutelculo V13 para as Combinaccedilotildees Envolventes Maacutexima e Miacutenima

a)

b)

O Quadro seguinte apresenta a verificaccedilatildeo do esforccedilo transverso resistente maacuteximo das

paredes dos muros

Quadro 46 - Verificaccedilatildeo do Esforccedilo Transverso Resistente Maacuteximo

Materiais

Esforccedilo Transverso Resistente Maacuteximo

C2530

fck= 25 Mpa

b = 025m

h= 185 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 181 m

Muros Combinaccedilatildeo VEd

[kN] acw ν

θ [deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

p1 ENV_ELU 70 1 054 45 1833 Verifica

Na Figura 431 indica-se as armaduras adotadas na secccedilatildeo das paredes dos muros

Figura 431 - Armaduras das Paredes

Figura 430 - V13 (kNmm) ndash a) Envolvente Maacutexima dos Esforccedilos Transversos Positivos

b) Envolvente Miacutenima dos Esforccedilos Transversos Negativos

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 53

434 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Controlo da Fendilhaccedilatildeo

O controlo da fendilhaccedilatildeo foi realizado atraveacutes do programa ˝Gala Reinforcement˝ tendo-

se determinado as dimensotildees maacuteximas das fendas com base nos esforccedilos mais

condicionantes

Em que

es ndash extensatildeo meacutedia dos varotildees

ec ndash extensatildeo do betatildeo

Srm ndash espaccedilamento meacutedio entre fendas

Wm ndash espessura meacutedia das aberturas ao eixo dos varotildees

Wk ndash espessura de caacutelculo das aberturas ao eixo dos varotildees

Ws ndash espessura de caacutelculo das aberturas agrave face da secccedilatildeo

Vigas da Cobertura 44

441 Dimensionamento

O dimensionamento orgacircnico foi realizado a partir de folhas de caacutelculo em ˝Excel˝

recorrendo tambeacutem ao software ˝Gala Reinforcement˝ com base nos esforccedilos de caacutelculo

A Figura 433 indica os eixos locais das vigas

Figura 432 - Controlo de Fendilhaccedilatildeo nos Muros (025 m x 185 m)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

54

442 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Flexatildeo

O dimensionamento em relaccedilatildeo ao estado limite uacuteltimo de flexatildeo de todas as vigas estaacute

resumido no Quadro 47

Na Figura 434 representa-se os diagramas dos momentos fletores referentes agraves

envolventes das combinaccedilotildees de accedilotildees mais desfavoraacuteveis

Figura 434 - Envolvente dos Momentos Fletores das Vigas da Cobertura

Eixo Local 1

Eixo Local 2

Eixo Local 3

Figura 433 - Eixos Locais das Vigas

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 55

Materiais

Armaduras de Flexatildeo das Vigas da Cobertura C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Combinaccedilatildeo

MEd

[kNm] μ ω

Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras

V11 385

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-4709 00216 00219 166 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1539 00071 00071 054 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -4858 00223 00226 171 268 84 339 3ϕ12

V121 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-7596 00349 00355 269 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1763 00081 00081 062 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5770 00265 00269 204 268 84 339 3ϕ12

V122 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6023 00277 00280 213 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1229 00099 00100 076 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5770 00284 00288 218 268 84 339 3ϕ12

V123 385

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6023 00277 00280 213 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1027 00047 00047 036 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7846 00360 00367 279 268 84 339 3ϕ12

V131 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-5766 00265 00268 204 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1828 00084 00084 064 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7890 00362 00369 280 268 84 339 3ϕ12

V132 335

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6177 00284 00288 218 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1262 00058 00058 044 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5766 00265 00268 204 268 84 339 3ϕ12

V133 385

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-8000 00367 00374 284 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 2164 00099 00100 076 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -6177 00284 00288 218 268 84 339 3ϕ12

Quadro 47 - Vigas da Cobertura ndash Armaduras de Flexatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

56

Materiais

Armaduras de Flexatildeo das Vigas da Cobertura C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Combinaccedilatildeo

MEd

[kNm] μ ω

Ascaacutelculo

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

Asmax

[cm2m]

Asadotado

[cm2m]

Armaduras

V141 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-9032 00415 00424 322 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1929 00089 00089 068 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7213 00331 00337 256 268 84 339 3ϕ12

V142 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-7213 00331 00337 256 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1930 00089 00089 068 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -9120 00419 00428 325 268 84 339 3ϕ12

V15 796

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6028 00277 00281 213 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 9169 00421 00430 327 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5622 00258 00262 199 268 84 339 3ϕ12

V161 796

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-11961 00549 00565 429 268 84 452 4ϕ12

12Vatildeo 9150 00420 00429 326 268 84 452 4ϕ12

Apoio Direito -5176 00238 00241 183 268 84 452 4ϕ12

V162 241

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-5694 00261 00265 201 268 84 452 4ϕ12

12Vatildeo -3294 00151 00152 116 268 84 452 4ϕ12

Apoio Direito -11961 00549 00565 429 268 84 452 4ϕ12

V171 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-7325 00336 00342 260 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 1723 00079 00079 060 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -6465 00297 00301 229 268 84 339 3ϕ12

V172 398

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-6465 00297 00301 229 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 961 00044 00044 034 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -5271 00242 00245 186 268 84 339 3ϕ12

V173 241

Apoio Esquerdo

Env_ELU

-5271 00242 00245 186 268 84 339 3ϕ12

12Vatildeo 502 00023 00023 018 268 84 339 3ϕ12

Apoio Direito -7007 00322 00327 248 268 84 339 3ϕ12

Quadro 47 - Vigas da Cobertura ndash Armaduras de Flexatildeo (cont)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 57

443 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras de Esforccedilo Transverso

O dimensionamento das armaduras de corte foi realizado com base na envolvente dos

esforccedilos transversos maacuteximos indicada na Figura 435 a partir de um conjunto de folhas de

caacutelculo em ˝Excel˝

Os resultados estatildeo indicados nos Quadros 48 e 49

Materiais

Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Comb

VEd

[kN]

acw ν θ

[deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

V11 385

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-4766 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 1522 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 4526 1 054 45 802 Verifica

V121 335

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6468 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo -2996 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6141 1 054 45 802 Verifica

V122 335

Apoio

Esquerdo ENV_

ELU

-5624 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2199 1 054 45 802 Verifica

Apoio Direito 5553 1 054 45 802 Verifica

V123 385

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6093 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2494 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 7081 1 054 45 802 Verifica

Quadro 48 - Dimensionamento ao Esforccedilo Transverso das Vigas da Cobertura

Figura 435 - Envolvente dos Esforccedilos Transversos das Vigas da Cobertura

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

58

Materiais

Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas L

[m] Secccedilotildees Comb

VEd

[kN]

acw ν θ

[deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

V131 335

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6129 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 3131 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6738 1 054 45 802 Verifica

V132 335

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-647 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2234 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 5427 1 054 45 802 Verifica

V133 385

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-7593 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 1998 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6288 1 054 45 802 Verifica

V141 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-7895 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2203 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 7624 1 054 45 802 Verifica

V142 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-7592 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo 2305 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 7927 1 054 45 802 Verifica

V15 796

Apoio

Esquerdo ENV_

ELU

-5985 1 054 45 802 Verifica

12Vatildeo -693 1 054 45 802 Verifica

Ap Direito 6202 1 054 45 802 Verifica

V161 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-10117 1 054 46 802 Verifica

12Vatildeo -10996 1 054 47 802 Verifica

Apo Direito 6350 1 054 48 802 Verifica

V162 241

Ap Esquerdo ENV_

ELU

5268 1 054 49 802 Verifica

12Vatildeo -684 1 054 50 802 Verifica

Ap Direito 8788 1 054 51 802 Verifica

V171 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6557 1 054 52 802 Verifica

12Vatildeo -1933 1 054 53 802 Verifica

Ap Direito 6997 1 054 54 802 Verifica

V172 398

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6399 1 054 55 802 Verifica

12Vatildeo -1365 1 054 56 802 Verifica

Ap Direito 4762 1 054 57 802 Verifica

V173 241

Ap Esquerdo ENV_

ELU

-6328 1 054 58 802 Verifica

12Vatildeo -4398 1 054 59 802 Verifica

Ap Direito 6576 1 054 60 802 Verifica

Quadro 48 - Dimensionamento ao Esforccedilo Transverso das Vigas da Cobertura (cont)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 59

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas Secccedilotildees Combinaccedilatildeo ρwmin

min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m] max

swA

s

[cm2m]

sw

adoptado

A

s

[cm2m]

Nordm

Ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m)]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

slmaacutex

[mm]

stmaacutex

[mm] Estribos

V11

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 185 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 059 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 175 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V121

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 250 3105 250 2 13 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 116 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 238 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V122

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 218 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 085 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 215 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V123

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 236 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 097 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 274 3105 274 2 14 201 495 495 ϕ8025

V131

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 237 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 121 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 261 3105 261 2 13 201 495 495 ϕ8025

V132

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 251 3105 251 2 13 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 087 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 210 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V133

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 294 3105 294 2 15 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 077 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 243 3105 243 2 12 201 495 495 ϕ8025

Quadro 49 - Armaduras de Esforccedilo Transverso nas Vigas da Cobertura

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

60

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck= 25 Mpa

b= 03 m

h= 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

d = 066 m

Vigas Secccedilotildees Combinaccedilatildeo ρwmin min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m]

max

swA

s

[cm2m

]

sw

adoptado

A

s

[cm2m]

Nordm

ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m

]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

slmaacutex

[mm]

stmaacutex

[mm] Estribos

V141

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 306 3105 306 2 15 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 085 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 295 3105 295 2 15 201 495 495 ϕ8025

V142

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 294 3105 294 2 15 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 089 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 307 3105 307 2 15 201 495 495 ϕ8025

V15

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 232 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 027 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 240 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

V161

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 406 3105 406 2 20 251 495 495 ϕ802

12Vatildeo 00008 240 046 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 273 3105 273 2 14 201 495 495 ϕ8025

V162

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 235 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 032 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 420 3105 420 2 21 251 495 495 ϕ8025

V171

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 325 3105 325 2 16 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 099 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 373 3105 373 2 19 201 495 495 ϕ8025

V172

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 354 3105 354 2 18 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 078 3105 240 2 12 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 284 3105 284 2 14 201 495 495 ϕ8025

Quadro 49 - Armaduras de Esforccedilo Transverso nas Vigas da Cobertura (cont)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 61

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

h = 07 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4cm

d = 066 m

Vigas Secccedilotildees Combinaccedilatildeo ρwmin

min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m]

max

swA

s

[cm2m]

sw

adoptado

A

s

[cm2m]

nordm ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

slmaacutex

[mm]

stmaacutex

[mm]

Estribos

V173

Ap Esq

ENV_ELU

00008 240 392 3105 392 2 20 201 495 495 ϕ8025

12Vatildeo 00008 240 283 3105 283 2 14 201 495 495 ϕ8025

Ap Dir 00008 240 441 3105 441 2 22 251 495 495 ϕ8025

Quadro 49 - Armaduras de Esforccedilo Transverso nas Vigas da Cobertura (cont)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

62

444 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo - Fendilhaccedilatildeo

O dimensionamento aos estados limites de fendilhaccedilatildeo foi efetuado aplicando os criteacuterios

do EC2 atraveacutes de uma folha de caacutelculo em ˝Excel˝ e recorrendo tambeacutem ao software ˝Gala

Reinforcement˝

Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo

Materiais

Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo C2530

fck = 25 Mpa

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

Viga Combinaccedilatildeo fcteff

[MPa] kc k

Act

[cm2m]

Asmins

[cm2m]

V030mx070m ENV_ELU 26 04 1 1050 218

Conclusatildeo Todas as armaduras longitudinais das vigas da cobertura tecircm armaduras

superiores agrave armadura miacutenima de fendilhaccedilatildeo

Espaccedilamentos Maacuteximos dos Varotildees

O limite maacuteximo de abertura de fendas wmax natildeo pode ser superior a 03 mm uma vez que

todas as vigas satildeo da classe de exposiccedilatildeo XC2

A verificaccedilatildeo das aberturas das fendas foi realizada nas secccedilotildees dos apoios das vigas

Na Figura 436 estaacute indicada a verificaccedilatildeo para a secccedilatildeo mais desfavoraacutevel de uma das

vigas tendo-se verificado que a abertura maacutexima eacute de 0279 mm inferior ao valor maacuteximo

admissiacutevel

445 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Deformaccedilatildeo

Uma vez que as vigas foram dimensionadas de modo a satisfazerem os limites vatildeoaltura

de acordo com o EC2 considera-se que as flechas natildeo excedem os limites estabelecidos

Quadro 410 - Vigas de Coberturas - Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo

Figura 436 - Estado Limite de Fendilhaccedilatildeo na Secccedilatildeo do Apoio de uma das Vigas

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 63

Nota Em relaccedilatildeo agraves vigas de fundaccedilatildeo do Edifiacutecio o dimensionamento encontra-se no Anexo I

Pilares 45

451 Dimensionamento

Os pilares foram dimensionados a partir da anaacutelise direta dos ficheiros de resultados dos

esforccedilos NEdx + MEy + MEdz para as combinaccedilotildees mais desfavoraacuteveis determinados no

˝SAP2000˝ em relaccedilatildeo aos estados limites uacuteltimos

O dimensionamento orgacircnico foi feito com recurso agraves expressotildees das secccedilotildees sujeitas agrave

flexatildeo desviada com compressatildeo e ou traccedilatildeo a partir do software ˝Gala Reinforcement˝

considerando para os materiais o betatildeo da classe C2530 e o accedilo das armaduras ordinaacuterias

A500NR

De modo a facilitar o dimensionamento dos pilares criaram-se diferentes grupos com base

nos esforccedilos da mesma ordem de grandeza

a)

b)

Pilares Grupos

Secccedilotildees

[m x m] h

[m] a b

P11

A

035 035 185

P12 035 035 185

P13 035 035 185

P14 035 035 185

P15

B

035 035 185

P16 035 035 185

P17 035 035 185

P18 035 035 185

P19 C

035 035 185

P110 035 035 185

P111 D

035 035 185

P112 035 035 185

Figura 437 - Identificaccedilatildeo dos Grupos de Pilares ndash a) Vista em 3D b) Vista em Planta

Quadro 411 - Grupos e Geometria dos Pilares

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

64

452 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Longitudinais

O dimensionamento foi realizado de modo a verificar se os esforccedilos de caacutelculo para as

combinaccedilotildees de accedilotildees dos estados limites uacuteltimos mais condicionantes eram inferiores agrave

capacidade resistente das secccedilotildees previamente arbitradas (geometria e armaduras)

Os quadros e graacuteficos seguintes resumem o estudo das secccedilotildees dos diferentes grupos de

pilares a partir dos esforccedilos determinados no ˝SAP2000˝ tendo-se recorrido ao ˝Gala

Reinforcement˝ e tambeacutem a folhas elaboradas em ˝Excel˝ para as diferentes verificaccedilotildees

Pilares do Grupo A

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

Quadro 413 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo A

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 1587 kN (Compressatildeo)

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 2315 kN (Compressatildeo)

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wxx2) -15870 4007 1825

ELUT+

(Wy2) -23154 1643 712

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armadura

adotada

035 m x 035 m 245 905 49 8ϕ12

Figura 438 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N= - 1587 kN b) N= - 2315 kN

Quadro 412 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo A

Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 65

Pilares do Grupo B

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

Quadro 415 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo B

Pilares do Grupo C

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 804 kN (Compressatildeo)

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wxx1) -8040 -2080 3922

ELUT+(Wyy1) -10220 -3626 -3583

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armadura

adotada

035 m x 035 m 245 905 49 8ϕ12

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wyy1) -14467 -1189 1836

ELUE1y -10730 7014 1452

Quadro 414 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo B

Figura 439 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 804 kN b) N = - 1022 kN

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100M

z

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 8ϕ12

N= 1022 kN (Compressatildeo)

Quadro 416 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo C

Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

66

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

Quadro 417 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo C

Pilares do Grupo D

Aacutebacos de Dimensionamento ndash Flexatildeo Composta com Compressatildeo

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

- Esforccedilos de caacutelculo mais desfavoraacuteveis

a)

b)

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armadura

adotada

035 m x 035 m 245 1257 49 4ϕ16+4ϕ12

Combinaccedilatildeo N

[kN]

Mz

[kNm]

My

[kNm]

ELUT+

(Wyy1) -11142 -1273 -2928

ELUE1y -9015 1804 937

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 1073 kN (Compressatildeo)

Quadro 418 - Esforccedilos de Caacutelculo ndash Grupo D

Figura 441 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 11142 kN b) N = - 9015 kN

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 mx 035m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 11142 kN (Compressatildeo)

-100

-50

0

50

100

-100 -50 0 50 100

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 mx 035m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 9015 kN (Compressatildeo)

-80

-40

0

40

80

-80 -40 0 40 80

Mz

My

Secccedilatildeo arbitrada 035 m x 035 m

com 4ϕ16 + 4ϕ12

N= 14467 kN (Compressatildeo)

Figura 440 - Aacutebacos de Flexatildeo Composta a) N = - 14467 kN b) N = - 1073 kN

Capacidade

Resistente Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

Capacidade

Resistente

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 67

Quadro 419 - Armaduras Longitudinais dos Pilares do Grupo D

Nota As armaduras consideradas para todos os pilares verificam a seguranccedila aos estados

limites uacuteltimos de flexatildeo composta

453 Estados Limites Uacuteltimos ndash Armaduras Transversais (Cintas)

A partir dos esforccedilos transversos maacuteximos das combinaccedilotildees dos estados limites uacuteltimos

foram realizados os caacutelculos para o dimensionamento das armaduras transversais de acordo

com os elementos indicados nos Quadros 420 e 421

Quadro 420 - Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo

Materiais Valor de Caacutelculo do Esforccedilo Transverso Maacuteximo

C2530

fck = 25 Mpa

b = 035 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4 cm

Pilares Secccedilotildees

VEdy

[kN]

VEdz

[kN]

acw ν θ [deg]

VRdmaacutex

[kN] VEd lt VRdmaacutex

PA 035m x 035m 2348 4087 1 054 45 439 Verifica

PB 035m x 035m 3741 3851 1 054 45 439 Verifica

PC 035m x 035m 1739 1301 1 054 45 439 Verifica

PD 035m x 035m 4596 3133 1 054 45 439 Verifica

Secccedilatildeo Asmin

[cm2]

Asadotado

[cm2]

Asmax

[cm2]

Armaduras

adotadas

035 m x 035 m 245 1257 49 4ϕ16+4ϕ12

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

68

Materiais

Armaduras de Esforccedilo Transverso C2530

fck = 25 Mpa

b = 03 m

A500

fyk = 500 Mpa

Rec= 4cm

Grupos

de Pilares Secccedilotildees

ρwmin

min

swA

s

[cm2m]

calc

swA

s

[cm2m]

max

swA

s

[cm2m]

[cm2m]

Nordm

Ramos

sw

ramo

A

s

[cm2m]

sw

ramo adoptado

A

s

[cm2m]

sclmaacutex

[mm] Estribos

PA 035m x 035m 00008 280 337 3623 337 2 17 335 160 ϕ8015

PB 035m x 035m 00008 280 319 3623 319 2 16 335 160 ϕ8015

PC 035m x 035m 00008 280 154 3623 154 2 14 335 160 ϕ8015

PD 035m x 035m 00008 280 421 3623 421 2 21 335 160 ϕ8015

A Figura 442 representa a pormenorizaccedilatildeo das armaduras nos pilares

Quadro 421 - Cintas nos Pilares

Figura 442 - Armaduras nos Pilares

8ϕ12

Cintas ϕ8015

sw

adoptado

A

s

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 69

454 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo - Fendilhaccedilatildeo

Os estados limites de fendilhaccedilatildeo dos pilares foram analisados pelo ˝Gala Reinforcement˝

e tambeacutem em folhas de caacutelculo em ˝Excel˝

Armaduras Miacutenimas de Fendilhaccedilatildeo

Materiais

Armadura Miacutenima de Fendilhaccedilatildeo C2530 fck= 25Mpa

A500 fyk= 500Mpa

Grupos

de

Pilares

fcteff

[MPa] kc k

Act

[cm2m]

Asmin

[cm2m]

PA 26 04 1 613 127

PB 26 04 1 613 127

PC 26 04 1 613 127

PD 26 04 1 613 127

Nota Todas as armaduras longitudinais dos pilares tecircm uma armadura superior agrave armadura

miacutenima de fendilhaccedilatildeo verificando assim o estado limite de fendilhaccedilatildeo

Espaccedilamento Maacuteximos dos Varotildees

O limite maacuteximo de abertura de fendas wmax considerado foi de 03 mm uma vez que os

pilares da estrutura pertencem agrave classe de exposiccedilatildeo XC2

A verificaccedilatildeo das aberturas das fendas foi realizada nas secccedilotildees dos pilares conforme

indicado na Figura 442

Quadro 422 - Armaduras Miacutenimas de Fendilhaccedilatildeo dos Pilares

Figura 443 - Estado Limite de Fendilhaccedilatildeo nas Secccedilotildees dos Pilares

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

70

Sapatas 46

461 Dimensionamento

As sapatas foram calculadas segundo os criteacuterios gerais definidos na Memoacuteria Descritiva

De acordo com o que foi referido no preacute-dimensionamento os momentos fletores dos

pilares satildeo absorvidos diretamente pelas vigas de fundaccedilatildeo

As sapatas foram dimensionadas para as combinaccedilotildees raras e apenas para os esforccedilos

axiais provenientes da superestrutura a que se juntaram tambeacutem os pesos proacuteprios e da terra

sobre as sapatas

O caacutelculo das armaduras foi feito pelo Meacutetodo de Labelle a partir das seguintes expressotildees

462 Estados Limites Uacuteltimos ndash Resistecircncia agrave Rotura por Corte

Os Quadros 423 424 e 425 resumem todas verificaccedilotildees realizadas no caacutelculo das

sapatas

( )

8 ( )

tsd x osx bsd

syd syd

F A aA N

f B d f B

(Eq 41)

( )

8 ( )

tsd y osy bsd

syd syd

F B aA N

f B d f A

(Eq 42)

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 71

Quadro 423 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila do Solo ndash Combinaccedilotildees Siacutesmicas

Sapatas

Betatildeo C2530

fcd = 167 Mpa

Accedilo A500

fyd = 435 Mpa Peso

de

Terra

[kN]

Peso

da

Sapata

[kN]

Combinaccedilatildeo Siacutesmica

Verificaccedilatildeo

Geometria Combinaccedilatildeo

Siacutesmica

A

[m]

B

[m]

H

[m]

H1

[m]

ao

[m]

bo

[m] Combinaccedilotildees

F3

[kN]

Nb

[kN] σsolo

[kNm2]

2σadm

[kNm2] σsolo le 2σadm Raacutecio

S11 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 10156 11847 7582 500 Verifica 015

S12 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 18417 20107 12868 500 Verifica 026

S13 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 19366 21056 13476 500 Verifica 027

S14 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 11036 12726 8145 500 Verifica 016

S15 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 16485 18175 11632 500 Verifica 023

S16 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 16372 18062 11560 500 Verifica 023

S17 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 10002 11692 7483 500 Verifica 015

S18 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 19535 21225 13584 500 Verifica 027

S19 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 25289 26980 17267 500 Verifica 035

S110 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 14129 15819 10124 500 Verifica 020

S21 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 4341 6032 3860 500 Verifica 008

S22 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELU_E1x 7219 8909 5702 500 Verifica 011

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

72

Quadro 424 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila do Solo ndash Combinaccedilotildees Raras

Sapatas

Betatildeo C2530

fcd = 167 MPa

Accedilo A500

fyd = 435 MPa Peso

de

Terra

[kN]

Peso

das

Sapata

s

[kN]

Combinaccedilatildeo Rara Verificaccedilatildeo

Geometria Combinaccedilatildeo Rara

A

[m]

B

[m]

H

[m]

H1

[m]

ao

[m]

bo

[m] Combinaccedilotildees

F3

[kN]

Nb

[kN]

σsolo

[kNm2]

σadm

[kNm2]

σsolole σadm Raacutecio

S11 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wxx1) 12505 14196 9085 250 Verifica 036

S12 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wyy1) 18620 20310 12999 250 Verifica 052

S13 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wyy1) 19575 21265 13610 250 Verifica 054

S14 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wyy1) 13704 15394 9852 250 Verifica 039

S15 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wxx1) 16775 18465 11817 250 Verifica 047

S16 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wyy1) 16850 18540 11865 250 Verifica 047

S17 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wy1) 12393 14083 9013 250 Verifica 036

S18 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_SC1+SC2(T+

Wx1) 19613 21303 13634 250 Verifica 055

S19 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T-(Wyy1) 27681 29371 18797 250 Verifica 075

S110 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_Wx1(T-) 14548 16238 10393 250 Verifica 042

S111 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T+(Wy1) 6943 8634 5525 250 Verifica 022

S112 125 125 030 020 035 035 518 1172 ELURara_T+(Wy1) 11365 13055 8355 250 Verifica 033

4 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURAS DE BETAtildeO ARMADO

Maria Isabel Balboa Antunes 73

Sapatas

Peso

das

Sapatas

[kN]

Peso

de

Terra

[kN]

Esforccedilos da Estrutura Armaduras Direccedilatildeo X Armaduras Direccedilatildeo Y

Combinaccedilatildeo

Siacutesmica

Combinaccedilatildeo

Fundamental

Comb

Siacutesmica

Comb

Fund ArmX

Comb

Siacutesmica

Comb

Fund ArmY

Comb

(ELU)

F3

[kN]

Nbsd

[kN]

Comb

(ELU)

F3

[kN]

Nbsd

[kN]

Asxcalculo

[cm2m]

Asxcalculo

[cm2m]

Asy calculo

[cm2m]

Asy calculo

[cm2m]

S11 1172 518 E1x 10156 11847 T-(Wxx1) 17666 19357 091 148 ϕ12015 091 148 ϕ12015

S12 1172 518 E1x 18417 19588 SC1+SC2

(T+)

25289 26980 150 207 ϕ12015 150 207 ϕ12015

S13 1172 518 E1x 19366 20538 SC1+SC2

(T+)

25289 26980 157 207 ϕ12015 157 207 ϕ12015

S14 1172 518 E1x 11036 12208 T-(Wyy1) 19305 20996 094 161 ϕ12015 094 161 ϕ12015

S15 1172 518 E1x 16485 17657 SC1+SC2

(T+)

22669 24359 135 187 ϕ12015 135 187 ϕ12015

S16 1172 518 E1x 16372 17544 SC1+SC2

(T+)

22832 24523 134 188 ϕ12015 134 188 ϕ12015

S17 1172 518 E1x 10002 11174 T-(Wy1) 17664 19354 086 148 ϕ12015 086 148 ϕ12015

S18 1172 518 E1x 19535 20707 SC1+SC2

(T+)

26381 28071 159 215 ϕ12015 159 215 ϕ12015

S19 1172 518 E1x 25289 26461 T-(Wyy1) 37752 39442 203 302 ϕ12015 203 302 ϕ12015

S110 1172 518 E1x 14129 15301 SC2

(Wx1T-)

19716 21406 117 164 ϕ12015 117 164 ϕ12015

S111 1172 518 E1x 4341 5513 T+(Wy1) 10247 11937 042 091 ϕ12015 042 091 ϕ12015

S112 1172 518 E1x 7219 8390 T+(Wy1) 16327 18017 064 138 ϕ12015 064 138 ϕ12015

Quadro 425 - Verificaccedilatildeo de Seguranccedila das Sapatas

Projeto de Estabilidade de um Edifiacutecio para uma Sala Eleacutetrica em Betatildeo Armado e Estrutura Metaacutelica

75

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

O dimensionamento da estrutura do piso metaacutelico consistiu na verificaccedilatildeo de seguranccedila

dos pilares e das vigas que formam esta estrutura a partir dos esforccedilos de caacutelculo

determinados no ˝SAP2000˝

Foram realizadas todas as verificaccedilotildees de seguranccedila para as secccedilotildees transversais e para os

elementos conforme o EC3

Recorreu-se tambeacutem ao programa ˝SemiComp˝ e a folhas de caacutelculo em ˝Excel˝ de modo

a comparar os resultados obtidos nas diversas verificaccedilotildees

O piso metaacutelico eacute constituiacutedo por um esqueleto formado por pilares e vigas principais com

perfis IPE100 e vigas secundaacuterias cujos perfis satildeo T50x6

Todo este conjunto estaacute ligado por um pavimento em accedilo em chapa xadrez 57 mm

Dimensionamento 51

511 Caracteriacutesticas Geomeacutetricas e Propriedades das Secccedilotildees Transversais

A verificaccedilatildeo da resistecircncia das secccedilotildees foi realizada a partir das caracteriacutesticas

geomeacutetricas dos perfis com base nas informaccedilotildees recolhidas na tabela de perfis laminados da

˝Arbed˝

Nos Quadros 51 e 52 indicam-se as carateriacutesticas geomeacutetricas dos perfis metaacutelicos

utilizados

Figura 51 - Vista em 3D do Piso Metaacutelico

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

76

Quadro 51 - Propriedades e Caracteriacutesticas Geomeacutetricas - Perfil IPE 100

fy

[MPa]

E

[MPa]

G

[kgm]

L

[m]

h

[mm]

b

[mm]

tw

[mm]

tf

[mm]

A

[mm2]

r

[mm]

235 210 81 168 100 55 41 57 1032 7

Eixo de Maior ineacutercia y-y Eixo de Menor Ineacutercia z-z Iy

[cm4]

Wely

[cm3]

Wply

[cm3]

iy

[cm]

Avz

[cm2]

Iz

[cm4]

Welz

[cm3]

Wplz

[cm3]

iz

[cm]

Avy

[cm2]

It

[cm4]

Iw

[cm6]

171 342 3941 407 508 1592 579 915 124 508 12 350

Quadro 52 - Propriedades e Carateriacutesticas Geomeacutetricas - Perfil T50x6

fy

[MPa]

E

[MPa]

G

[kgm]

L

[m]

h

[mm]

b

[mm]

s = t

[mm]

r

[mm]

A

[mm2]

235 210 444 06 50 50 6 6 564

Eixo x-x Eixo y-y

_ Ix

[cm4]

IxVx

[cm3]

ix

[cm]

Iy

[cm4]

IyVy

[cm3]

iy

[cm]

121 336 146 606 242 103

512 Classificaccedilatildeo da Classe das Secccedilotildees Transversais

Os Quadros 53 e 54 referem todos os passos empregues na classificaccedilatildeo das classes das

secccedilotildees transversais

Material Classificaccedilatildeo do Banzo Classificaccedilatildeo da Alma Classe agrave

Flexatildeo

+ Compressatildeo Accedilo S235 JR

fy = 235 MPa

ɛ= 1

c

[mm] c tf 9 ɛ

c

[mm] c tw 33 ɛ

1845 32 9 Banzo da

Classe 1 746 182 33

Alma da

Classe 1 1

Quadro 54 - Classificaccedilatildeo das Secccedilotildees do Perfil T50 x 6

Material Classificaccedilatildeo do Banzo Classificaccedilatildeo da Alma Classe agrave

Flexatildeo Accedilo 235 JR

fy = 235 MPa

ɛ= 1

c

[mm] c t 9 ɛ

c

[mm] c t 33 ɛ

16 27 10 Banzo da

Classe 1 38 63 33

Alma da

Classe 1 1

Quadro 53 - Classificaccedilatildeo das Secccedilotildees do Perfil IPE 100

f

c9 ε

t

w

c33 ε

t

f

c9 ε

t

w

c33 ε

t

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 77

Dimensionamento das Secccedilotildees Transversais e dos Elementos dos Pilares e das 52

Vigas

Os elementos que constituem os pilares e as vigas foram dimensionados recorrendo aos

processos indicados no Quadro 55

Quadro 55 - Processos utilizados no dimensionamento da Estrutura Metaacutelica

Processos de Caacutelculo Resistecircncia das Secccedilotildees

Transversais

Resistecircncia dos

Elementos

1 ndash Folha de Caacutelculo

em ˝Excel˝

Esforccedilo Axial de Compressatildeo

Momento Fletor e Esforccedilo

Transverso

Flexatildeo Composta

Flexatildeo Desviada

Flexatildeo Composta com

Esforccedilo Transverso

Encurvadura por

Compressatildeo

Encurvadura Lateral

Flexatildeo Composta

com Compressatildeo

2 ndash ˝SAP 2000˝

3 ndash ˝SemiComp˝

(+˝LTBeam˝)

4 ndash Comparaccedilatildeo dos

Resultados

Dimensionamento dos Pilares IPE 100 53

Estados Limites Uacuteltimos - Verificaccedilatildeo da Resistecircncia das Secccedilotildees e dos Elementos

mais solicitados

Foi realizada uma anaacutelise aos estados limites uacuteltimos dos perfis IPE100 que constituem os

montantes da estrutura metaacutelica tendo-se escolhido o pilar com maior raacutecio obtido no

programa de elementos finitos

No Quadro 56 apresentam-se os raacutecios de todos os pilares para a combinaccedilatildeo

condicionante dos estados limites uacuteltimos

Quadro 56 - Raacutecios dos Pilares

Nordm

Barra Perfil Tipo Combinaccedilotildees Raacutecio

537 IPE100 Pilar ELU 037

549 IPE100 Pilar ELU 034

528 IPE100 Pilar ELU 033

582 IPE100 Pilar ELU 032

534 IPE100 Pilar ELU 032

562 IPE100 Pilar ELU 030

552 IPE100 Pilar ELU 029

525 IPE100 Pilar ELU 028

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

78

Quadro 56 - Raacutecios dos Pilares (cont)

Nordm

Barra Perfil Tipo Combinaccedilotildees Raacutecio

585 IPE100 Pilar ELU 028

565 IPE100 Pilar ELU 026

513 IPE100 Pilar ELU 025

517 IPE100 Pilar ELU 025

515 IPE100 Pilar ELU 024

541 IPE100 Pilar ELU 022

545 IPE100 Pilar ELU 022

520 IPE100 Pilar ELU 022

532 IPE100 Pilar ELU 022

554 IPE100 Pilar ELU 022

539 IPE100 Pilar ELU 022

558 IPE100 Pilar ELU 021

533 IPE100 Pilar ELU 021

524 IPE100 Pilar ELU 021

504 IPE100 Pilar ELU 021

543 IPE100 Pilar ELU 021

522 IPE100 Pilar ELU 021

556 IPE100 Pilar ELU 021

502 IPE100 Pilar ELU 020

478 IPE100 Pilar ELU 020

490 IPE100 Pilar ELU 019

560 IPE100 Pilar ELU 019

547 IPE100 Pilar ELU 019

530 IPE100 Pilar ELU 019

506 IPE100 Pilar ELU 018

482 IPE100 Pilar ELU 017

480 IPE100 Pilar ELU 017

481 IPE100 Pilar ELU 017

487 IPE100 Pilar ELU 017

498 IPE100 Pilar ELU 017

580 IPE100 Pilar ELU 017

496 IPE100 Pilar ELU 016

493 IPE100 Pilar ELU 015

477 IPE100 Pilar ELU 015

574 IPE100 Pilar ELU 010

579 IPE100 Pilar ELU 008

567 IPE100 Pilar ELU 007

571 IPE100 Pilar ELU 007

569 IPE100 Pilar ELU 007

572 IPE100 Pilar ELU 006

483 IPE100 Pilar ELU 006

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 79

Esforccedilos de Caacutelculo para a combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel

Os esforccedilos de caacutelculo do pilar com maior raacutecio correspondente agrave combinaccedilatildeo mais

desfavoraacutevel estatildeo indicados na Figura 53 e no Quadro 57

Diagramas de Esforccedilos de Caacutelculo

NEd

[kN]

MyEd

[kNm]

MzEd

[kNm]

VyEd

[kN]

VzEd

[kN]

Quadro 57 - Esforccedilos de Caacutelculo mais desfavoraacuteveis na secccedilatildeo do Pilar

Esforccedilos Atuantes de Caacutelculo

NED

[kN]

MyED

[kNm]

MzED

[kNm]

VyEd

[kN]

VzEd

[kN]

-2676 -013 -012 -007 -008

Figura 53 - Diagramas de Esforccedilos de Caacutelculo

Figura 52 ndash Raacutecios de Dimensionamento da Combinaccedilatildeo mais condicionante do pilar IPE100

˝SAP 2000˝

Nordm

Barra Perfil Tipo Comb Raacutecio

537 IPE100 Pilar ELU 037

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

80

531 Processos de Caacutelculo

1ordm Processo - Dimensionamento pelas Folhas de Caacutelculo em ˝Excel˝

O dimensionamento em ˝Excel˝ permitiu proceder agraves seguintes verificaccedilotildees

Resistecircncia das Secccedilotildees Transversais

Quadro 58 ndash Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Axial de Compressatildeo

Quadro 59 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo

Quadro 510 - Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Transverso

Esforccedilo Transverso

Eixo y-y Eixo z-z Encurvadura por Esforccedilo

Transverso

VyEd

[kN]

VplyRd

[kN]

VzED

[kN]

VplzRd

[kN]

ɛ η

007 6892 0001 Verifica 008 6895 0001 Verifica 244 1 1 72 Verifica

Esforccedilo Axial de Compressatildeo

NED(-)

[kN]

NcRd

[kN]

2676 24252 011 Verifica

Momento Fletor

Eixo y-y Eixo z-z

MyED

[kNm]

Mplrdy

[kNm]

yEd

cyRd

M

M

yEd

cyRd

10M

M

MzED

[kNm]

MplzRd

[kNm]

zEd

czRd

M

M

zEd

czRd

10M

M

013 926 001 Verifica 012 215 013 Verifica

Ed

cRd

N

N

Ed

cRd

10N

N

yEd

cyRd

V

V

yEd

cyRd

10V

V

zEd

czRd

V

V

zEd

czRd

10V

V

w

w

h

t

ε72 times

η

w

w

h ε 72 times

t η

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 81

Quadro 511 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Composta (M+N)

Flexatildeo Composta (M+N)

Eixo y-y Eixo z-z

1ordf Condiccedilatildeo 2ordf Condiccedilatildeo

Natildeo eacute

necessaacuterio

minorar o

MplRd

Natildeo eacute

necessaacuterio

minorar o

MplRd

025NplRd NEd le 025 NplRd

6063 Verifica 4818 Verifica 9261 0014 Verifica 9635 Verifica 215 006 Verifica

Quadro 512 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Desviada

Flexatildeo Composta com Esforccedilo Transverso (M+N+V)

Eixo y-y Eixo z-z

ρy

1ordf Condiccedilatildeo 2ordf Condiccedilatildeo Natildeo eacute necessaacuterio

minorar o MplRd n le 020 05VRd VEd le 05VRd

Natildeo eacute necessaacuterio

minorar o MplRd

025 NRd NEd le 025 NRd 05VRd VEd le 05VRd MNVyRd le MplyRd MNVzRd le MplzRd

1 6063 Verifica 3446 Verifica 926 Verifica 3447 Verifica 215

Flexatildeo Desviada

α = 5n 1 yEd zEd

NyRd NzRd

M M

M M

yEd zEd

NyRd NzRd

10M M

M M

2 1 0056 Verifica

w w

M0

05 h t

w wEd

M0

05 h t

γN

NyRd plyRd=M M

yEd

NyRd

M

M

yEd 10

NyRd

M

M w w y

M0

h t

γ

f w w yEd

M0

h t

γ

fN

NzRd plzRd=M M

zEd

NzRd

M

M

zEd10

NzRd

M

M

Quadro 513 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo Composta com Esforccedilo Transverso (M+N+V)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

82

Elementos Uniformes Comprimidos - Colunas

Curva de Encurvadura Encurvadura segundo o Eixo mais Resistente y-y Encurvadura segundo o Eixo menos Resistente z-z

h

b

tf

[mm]

Curva

eixo

y-y

Curva

eixo

z-z

βA λ1 αy Lcry λy y

y y 02y

NbyRd

[kN]

Ed

byRd

10N

N αz Lcrz λz

z

z z z 02

NbRdz

[kN]

Ed

bzRd

10N

N

18 57 a b 1 939 021 168 413 044 062 094 Verifica 2285 Verifica 034 168 1355 14 175 036 Verifica 8831 Verifica

Elementos Uniformes em Flexatildeo - Resistecircncia agrave Encurvadura

Encurvadura Lateral

Tipo de

diagrama de

Momentos em y

kz C1 Mcr

[kNm]

Wy

[cm3] LT

LT0

LT LT0

h

b

Curva de

Encurv

Lateral

αLT β LT LT

MbRdy

[kNm]

Ed

bRdy

10M

M

10 188 23 3941 064 04

Com risco de

bambeamento 182 b 034 075 070 090 832 Verifica

Quadro 514 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura por Compressatildeo

Quadro 515 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura Lateral

5 DIMENSIONAMENTO DA ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 83

Resistecircncia do Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo ndash Colunas - Viga

Quadro 518 - Flexatildeo Composta com Compressatildeo

c) Flexatildeo Composta com Compressatildeo Colunas - Viga

Eq661 le 1

Eq662 le 1

012 001 0029 016 Verifica 030 0014 0048 037 Verifica

a) Caacutelculo dos Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes

a1) Cmy - Flexatildeo na direccedilatildeo do Eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo z-z

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de

Diagramas de

Momentos

Tipo de

Carga Ѱy Cmy

168 0 013 Linear Uniforme 0 06

a2) Cmz - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo z-z e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Lz

[m]

MEdzesq

[kNm]

MEdzdir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱz Cmz

168 0 012 Linear Uniforme 0 06

a3) CmLT - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱy CmLT

168 0 013 Linear Uniforme 0 06

b) Fatores de Interaccedilatildeo kij ndash Meacutetodo

Alternativo 2

kyy kyz kzy kzz

06 051 091 085

Ed

y

y

M1

A

χγ

N

f

yEd

yyply y

LTM1

k

χγ

M

W fzEd

yzplz y

M1

k timestimes

γ

M

W f

yEd zEdEdyy yz

ply plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA times times

χ χ timesγ γ γ

y y

y

M MN

f W f W f

Ed

y

z

M1

A

χγ

N

fyEd

zyply y

LTM1

k timestimes

χ timesγ

M

W fzEd

zzplz y

M1

k times

γ

M

W f

yEd zEdEdzy zz

ply y plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA

χ χγ γ γ

y

z

M MN

f W f W f

Quadro 517 - Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes Quadro 516 ndash Fatores de Interaccedilatildeo kij

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

84

2ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelo ˝SAP2000˝

Apresenta-se na Figura 54 os resultados do dimensionamento da folha de caacutelculo do

˝SAP2000˝ que inclui os seguintes itens

1 ndash Identificaccedilatildeo do nordm da barra perfil comprimento combinaccedilatildeo de accedilatildeo classe de secccedilatildeo

2 ndash Caracteriacutesticas e propriedades geomeacutetricas do perfil

3 ndash Esforccedilos de caacutelculo para a combinaccedilatildeo que conduz a um maior raacutecio

4 ndash Dimensionamento da secccedilatildeo agrave flexatildeo composta com compressatildeo

5 ndash Dimensionamento agrave encurvadura por compressatildeo

6 e 7 ndash Dimensionamento agrave encurvadura lateral

8 ndash Fatores de Interaccedilatildeo

1

2

3

4

5

Figura 54 - Folha de Dimensionamento do ˝SAP2000 ˝ para o Pilar IPE100 mais solicitado

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 85

3ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelo ˝SemiComp˝

Este software foi utilizado para a verificaccedilatildeo da secccedilatildeo mais esforccedilada e tambeacutem do

elemento agrave flexatildeo composta com compressatildeo conforme os resultados indicados nas Figuras

55 56 e 57

6

7

8

Figura 54 - Folha de Dimensionamento do ˝SAP2000 ˝ para o Pilar IPE100 mais solicitado (cont)

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

86

Verificaccedilatildeo da Secccedilatildeo

Figura 55 - Folha de Caacutelculo do ˝SemiComp˝ - Verificaccedilatildeo da Secccedilatildeo Transversal

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 87

Verificaccedilatildeo do Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo

Figura 56 - Folha de Caacutelculo do ˝SemiComp˝ - Verificaccedilatildeo para o Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

88

Nota Para a utilizaccedilatildeo do software ˝SemiComp˝ foi necessaacuterio determinar previamente o

momento criacutetico tendo-se utilizado para esta finalidade o software ˝LTBeam˝ cujo

resultado estaacute indicado na Figura 57

532 Estados Limites de Utilizaccedilatildeo ndash Verificaccedilatildeo de Seguranccedila aos Estados Limites de

Deformaccedilatildeo

A verificaccedilatildeo de seguranccedila aos estados limites de utilizaccedilatildeo foi determinada com base nos

deslocamentos horizontais nas direccedilotildees x e y determinados no ˝SAP2000˝

No Quadro 519 apresentam-se os deslocamentos maacuteximos e os valores admissiacuteveis para o

pilar mais condicionante

Quadro 519 - Deslocamento Horizontal Maacuteximo do Pilar

Elemento H300

[cm]

δx

[cm] δx le H300

δy

[cm] δy le H300

Pilar

IPE100 168300 = 056 0008 Verifica 0015 Verifica

A verificaccedilatildeo de seguranccedila aos estados limites de utilizaccedilatildeo foi realizada com base nos

deslocamentos horizontais nas direccedilotildees x e y determinados no ˝SAP2000˝

Figura 57 - Determinaccedilatildeo do Momento Critico - ˝LTBeam˝

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 89

52 Dimensionamento das Vigas IPE 100

Estados Limites Uacuteltimos - Verificaccedilatildeo da Resistecircncia das Secccedilotildees e dos Elementos

mais solicitados

No dimensionamento aos estados limites uacuteltimos das vigas dos perfis IPE100 foi escolhida

a viga com maior raacutecio para a combinaccedilatildeo mais condicionante

No Quadro 520 apresentam-se os raacutecios de todas as vigas para a combinaccedilatildeo desfavoraacutevel

dos estados limites uacuteltimos

Quadro 520 - Raacutecios das Vigas

Nordm Barra Perfil Tipo Combinaccedilotildees Raacutecios

623 IPE100 Viga ELU 038

622 IPE100 Viga ELU 037

188 IPE100 Viga ELU 037

150 IPE100 Viga ELU 036

148 IPE100 Viga ELU 036

187 IPE100 Viga ELU 035

162 IPE100 Viga ELU 035

175 IPE100 Viga ELU 035

189 IPE100 Viga ELU 035

186 IPE100 Viga ELU 034

174 IPE100 Viga ELU 034

161 IPE100 Viga ELU 033

163 IPE100 Viga ELU 033

176 IPE100 Viga ELU 033

173 IPE100 Viga ELU 032

160 IPE100 Viga ELU 032

201 IPE100 Viga ELU 029

200 IPE100 Viga ELU 029

202 IPE100 Viga ELU 028

199 IPE100 Viga ELU 028

140 IPE100 Viga ELU 020

139 IPE100 Viga ELU 020

178 IPE100 Viga ELU 019

177 IPE100 Viga ELU 019

165 IPE100 Viga ELU 018

164 IPE100 Viga ELU 018

781 IPE100 Viga ELU 018

780 IPE100 Viga ELU 018

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

90

Esforccedilos de Caacutelculo para a combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel

Na Figura 59 e no Quadro 521 apresentam-se os esforccedilos de caacutelculo da viga com maior

raacutecio correspondente agrave combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel

531 Diagramas de Esforccedilos de Caacutelculo

MyEd [kNm]

[k]

VzEd [kN]

Quadro 521 - Esforccedilos de Caacutelculo mais desfavoraacuteveis na secccedilatildeo da Viga

NED

[kN]

MyED

[kNm]

MzED

[kNm]

VyEd

[kN]

VzEd

[kN]

Sem

significado 337

Sem

significado

Sem

significado -1046

Figura 59 - Diagramas de Esforccedilos na Viga

Figura 58 - ˝SAP2000˝ - Raacutecios de Dimensionamento da Viga mais solicitada

Nordm

Barra Perfil Tipo Comb Raacutecio

623 IPE100 Viga ELU 038

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 91

533 Processos de Caacutelculo

1ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelas Folhas de Caacutelculo em ˝Excel˝

Verificaccedilotildees realizadas para a viga - IPE100

Resistecircncia das Secccedilotildees Transversais

Quadro 522 - Resistecircncia da Secccedilatildeo agrave Flexatildeo

Quadro 523 - Resistecircncia da Secccedilatildeo ao Esforccedilo Transverso

Esforccedilo Transverso

Eixo z-z Encurvadura por Esforccedilo

Transverso

VzEd

[kN]

VplzRd

[kN]

ɛ η

1046 6895 0152 Verifica 244 1 1 72 Verifica

Momento Fletor

Eixo y-y

MyEd

[kNm]

Mplrdy

[kNm]

yEd

cyRd

10M

M

337 926 036 Verifica

yEd

cyRd

M

M

zEd

czRd

V

V

zEd

czRd

10V

V

w

w

h

t

ε72 times

η

w

w

h ε 72 times

t η

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

92

Resistecircncia do Elemento agrave Flexatildeo Composta com Compressatildeo ndash Colunas-Viga

Elementos Uniformes em Flexatildeo

Encurvadura Lateral

Tipo de

Diagrama de

Momentos em y

ψ C1 kz Mcr

[kNm]

Wy

[cm3]

Curva de

Encurv

Lateral

MbyRd

0 188 1 2372 3941 063 04 Com risco de

Bambeamento 182 b 034 08 069 091 839 040 Verifica

a) Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes

a1) Cmy - Flexatildeo na direccedilatildeo do Eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo z-z

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de

Diagramas de

Momentos

Tipo de

Carga Ѱy Cmy

161 0 337 Linear Uniforme 0 06

a2) Cmz - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo z-z e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Lz

[m]

MEdzesq

[kNm]

MEdzdir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱz Cmz

161 0 0 - Uniforme 0 0

a3) CmLT - Flexatildeo na direccedilatildeo do eixo y-y e Travamento na direccedilatildeo do Eixo y-y

Ly

[m]

MEdyesq

[kNm]

MEdydir

[kNm]

Tipo de Diagrama

de Momentos

Tipo de

Carga Ѱy CmLT

161 0 337 Linear Uniforme 0 06

b) Fatores de Interaccedilatildeo kij ndash Meacutetodo

Alternativo 2

kyy kyz kzy kzz

06 0 10 0

Quadro 524 - Resistecircncia do Elemento agrave Encurvadura Lateral

LT LT0 LT LT0 h

b LT LTΦ LTEd

byRd

M

MEd

byRd

10M

M

Quadro 526 - Coeficientes dos Momentos Uniformes Equivalentes Quadro 525 - Fatores de Interaccedilatildeo kij

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 93

Quadro 527 - Flexatildeo Composta Com Compressatildeo

a) Flexatildeo Composta com Compressatildeo Colunas - Viga

Eq661 le 1

Eq662 le 1

0 0241 0 0241 Verifica 0 0402 0 0402 Verifica

yEd

yyply y

LTM1

k

χγ

M

W fEd

y

y

M1

A

χγ

N

fzEd

yzplz y

M1

k timestimes

γ

M

W f

yEd zEdEdyy yz

ply plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA times times

χ χ timesγ γ γ

y y

y

M MN

f W f W fEd

y

z

M1

A

χγ

N

f

zEdzy

ply y

LTM1

k

χγ

M

W fzEd

zzplz y

M1

k times

γ

M

W f

yEd zEdEdzy zz

ply y plz y

LT

M1 M1 M1

+ k + kA

χ χγ γ γ

y

z

M MN

f W f W f

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

94

2ordm Processo de Caacutelculo - Dimensionamento pelo˝ SAP2000˝

Na Figura 510 apresentam-se alguns dos resultados do dimensionamento da folha de

caacutelculo do ˝SAP2000˝ utilizados na verificaccedilatildeo das secccedilotildees transversais da viga mais

esforccedilada bem como no estudo da encurvadura lateral (bambeamento)

De acordo com os diagramas de esforccedilos de caacutelculo momentos fletores e esforccedilos

transversos mais desfavoraacuteveis estudaram-se os trecircs troccedilos em que a viga ao bambeamento

Estados Limites Uacuteltimos

1ordmTroccedilo

2ordmTroccedilo

3ordmTroccedilo

Figura 510 - Folhas de Dimensionamento do ˝SAP2000˝ para a Viga IPE100

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 95

Verificaccedilotildees

Os Quadros 528 e 529 apresentam as verificaccedilotildees realizadas

Quadro 528 - Valores dos Esforccedilos em cada Troccedilo da Viga

Troccedilos Mcr

[kNm]

MbRd

[kNm]

1ordm 10483 914

2ordm 5534 880

3ordm 20371 923

Quadro 529 - Raacutecios das Secccedilotildees mais Esforccediladas e da Encurvadura da Viga

Raacutecios ndash Verificaccedilotildees

Secccedilotildees mais Esforccediladas Encurvadura

da Viga

Ed

Rd

N

N

y Ed

y Rd

M

M

z Ed

z Rd

V

V

z Ed

z Rd

M

M

y Ed

y bRd

M

M

Sem

Significado

3370363

926

10420152

6867

Sem

Significado 337

038288

Nota Uma vez que NEd eacute igual a zero e VEd le 05VRd os momentos resistentes de caacutelculo natildeo

satildeo minorados pela presenccedila deste esforccedilo

4ordm Quadro Comparativo

Nos Quadros 530 e 531 apresentam-se a comparaccedilatildeo dos diferentes resultados obtidos

Quadro 530 - Raacutecios na Viga

Folhas de

Caacutelculo ˝SAP2000˝

y Ed

y Rd

M

M 036 036

z Ed

z Rd

V

V 0152 0152

Quadro 531 - Raacutecios na Viga

Folhas de

Caacutelculo ˝SAP2000˝

Mcr

1ordm Troccedilo 15315 10483

2ordm Troccedilo 5970 5534

3ordm Troccedilo 23238 20371

MbRd

1ordm Troccedilo 926 9143

2ordm Troccedilo 926 88

3ordm Troccedilo 926 923

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

96

Conclusotildees Verifica-se no Quadro 530 que os resultados do dimensionamento pelos dois

processos conduzem a valores da mesma ordem de grandeza e inferiores agrave

unidade

Estados Limites de Serviccedilo

A verificaccedilatildeo da seguranccedila aos estados limites de utilizaccedilatildeo foi realizada com base nos

deslocamentos verticais maacuteximos para a combinaccedilatildeo mais desfavoraacutevel conforme se indica

na Figura 511

Quadro 532 - Deslocamento Maacuteximo da Viga

Elemento δmaxSAP2000

[cm]

δmaxEC3 = L300

[cm] δmaxSAP2000 le L300

Viga

IPE100 017 161300 = 054 Verifica

53 Ligaccedilotildees

534 Ligaccedilotildees Soldadas

As ligaccedilotildees soldadas foram dimensionadas de acordo com a informaccedilatildeo indicada na

Memoacuteria Descritiva

A Figura 512 apresenta o aacutebaco que permite de um modo simples proceder ao

dimensionamento dos cordotildees das soldaduras de acircngulo

Figura 511 - Deslocamento Maacuteximo da Viga para a Combinaccedilatildeo ELServiccedilo

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 97

Figura 512 - Aacutebaco de Dimensionamento dos Cordotildees de Soldadura de acircngulo S235 JR

Ligaccedilatildeo do Pilar ndash Viga (Soldada)

LOADS

Case Manual calculations

Mb2Ed = -337 [kNm] Bending moment in the left beam

Vb2Ed = -1046 [kN] Shear force in the left beam

Nb2Ed = -013 [kN] Axial force in the left beam

Mc2Ed = -012 [kNm] Bending moment in the upper column

Vc2Ed = -008 [kN] Shear force in the upper column

Nc2Ed = -2676 [kN] Axial force in the upper column

RESULTS

WEB PANEL - SHEAR Mb1Ed = 000 [kNm] Bending moment (right beam) [53(3)]

Mb2Ed = -337 [kNm] Bending moment (left beam) [53(3)]

Vc1Ed = 000 [kN] Shear force (lower column) [53(3)]

Vc2Ed = -008 [kN] Shear force (upper column) [53(3)]

z = 94 [mm] Lever arm [625]

VwpEd = (Mb1Ed - Mb2Ed) z - (Vc1Ed - Vc2Ed) 2

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 50 100 150 200 250 300

FwR

d [

kN]

L [mm] - Comprimento de cordatildeo

Cordotildees de Soldadura em Accedilo S235 JR

a=12mm

a=11mm

a=10mm

a=9mm

a=8mm

a=7mm

a=6mm

a=5mm

a=4mm

a=3mm

Figura 513 - Pormenor em 3D da ligaccedilatildeo Pilar - Viga

MEMOacuteRIA JUSTIFICATIVA

98

VwpEd = 3570 [kN] Shear force acting on the web panel [53(3)]

Avs = 508 [cm2] Shear area of the column web EN1993-1-1[626(3)]

Avc = 508 [cm2] Shear area EN1993-1-1[626(3)]

ds = 94 [mm] Distance between the centroids of stiffeners [6261(4)]

MplfcRd = 010 [kNm] Plastic resistance of the column flange for bending [6261(4)]

MplstuRd = 012 [kNm] Plastic resistance of the upper transverse stiffener for bending [6261(4)]

MplstlRd = 012 [kNm] Plastic resistance of the lower transverse stiffener for bending [6261(4)]

VwpRd = 09 ( Avsfywc ) (3 M0) + Min(4 MplfcRd ds (2 MplfcRd + MplstuRd + MplstlRd) ds) VwpRd = 6656 [kN] Resistance of the column web panel for shear [6261]

VwpEd VwpRd le 10 054 lt 100 verified (054)

WELD RESISTANCE Aw = 1700 [cm

2] Area of all welds [4532(2)]

Awy = 1103 [cm2] Area of horizontal welds [4532(2)]

Awz = 597 [cm2] Area of vertical welds [4532(2)]

Iwy = 28893 [cm4] Moment of inertia of the weld arrangement with respect to the hor axis [4532(5)]

max=max = 000 [MPa] Normal stress in a weld [4532(5)]

= = 000 [MPa] Stress in a vertical weld [4532(5)]

II = 000 [MPa] Tangent stress [4532(5)]

w = 080

Correlation coefficient [4532(7)]

[max2 + 3(max

2)] le fu(wM2) 000 lt 23500 verified (000)

[2 + 3(

2+II

2)] le fu(wM2) 000 lt 23500 verified (000)

le 09fuM2 000 lt 16920 verified (000)

WEAKEST COMPONENT COLUMN WEB PANEL - SHEAR

Connection conforms to the code Ratio 054

535 Ligaccedilotildees Aparafusadas

Com base no software Robot Structural Analysis Professional junta-se a justificaccedilatildeo de

uma ligaccedilatildeo aparafusada do pilar rotulado agrave laje teacuterrea de fundaccedilatildeo da cave

No Anexo II estaacute o relatoacuterio completo do caacutelculo realizado

5 DIMENSIONAMENTO DE ESTRUTURA METAacuteLICA

Maria Isabel Balboa Antunes 99

Ligaccedilatildeo na base do Pilar Rotulado

LOADS

Case Manual calculations

NjEd = -2676 [kN] Axial force

VjEdy = -007 [kN] Shear force

VjEdz = -008 [kN] Shear force

RESULTS

COMPRESSION ZONE

COMPRESSION OF CONCRETE

c = 23 [mm] Additional width of the bearing pressure zone [625(4)]

fjd = 1994 [MPa] Design bearing resistance [625(7)]

FcRdn = 19845 [kN] Bearing resistance of concrete for compression [6282(1)]

RESISTANCES OF SPREAD FOOTING IN THE COMPRESSION ZONE

NjRd = FcRdn NjRd = 19845 [kN] Resistance of a spread footing for axial compression [6282(1)]

CONNECTION CAPACITY CHECK

NjEd NjRd le 10 (624) 013 lt 100 verified (013)

Figura 514 - Pormenor em 3D da ligaccedilatildeo na base s do Pilar Rotulado

A ndash PECcedilAS ESCRITAS

IV CONCLUSOtildeES

CONCLUSOtildeES

A realizaccedilatildeo deste trabalho permitiu a aplicaccedilatildeo praacutetica de diversos conceitos adquiridos

nas vaacuterias unidades curriculares do curso de engenharia civil possibilitando tambeacutem a

aprendizagem de novos conceitos no domiacutenio do dimensionamento de estruturas que foram

fundamentais para a realizaccedilatildeo do Projeto da Sala Eleacutetrica e do Posto de Transformaccedilatildeo

O estudo aprofundado de outros projetos em conjunto com outros conhecimentos

complementares adquiridos na anaacutelise estrutural de estruturas foram tambeacutem fundamentais

no desenvolvimento das diferentes fases deste Projeto

A elaboraccedilatildeo deste trabalho permitiu adquirir e consolidar conhecimentos nas aacutereas

referentes a

Regulamentaccedilatildeo Europeia (Eurocoacutedigos Estruturais) na parte referente da anaacutelise das

accedilotildees do vento sismo temperatura etc

Aprendizagem de softwares tais como ˝SAP2000˝ ˝GaLa Reinforcement˝

˝SemiComp˝ ˝LTBeam˝ etc

Elaboraccedilatildeo de tabelas de caacutelculo em ˝Excel˝ utilizadas quer para o dimensionamento

orgacircnico de elementos em betatildeo armado mas tambeacutem para secccedilotildees e elementos

metaacutelicos

Elaboraccedilatildeo de peccedilas desenhadas com recurso ao ˝Autocad˝

Perspetivas Futuras

O dimensionamento deste Edifiacutecio a partir de uma soluccedilatildeo totalmente metaacutelica ou em

betatildeo armado com elementos preacute-fabricados de modo a compararem-se os custos entre a

soluccedilatildeo deste Projeto e estas soluccedilotildees

Programar parte das tabelas que serviram para o dimensionamento dos elementos de betatildeo

armado e metaacutelicos com recurso agrave linguagem de Visual Basic (VBA)

Desafiar alguns colegas de curso de modo a publicar em conjunto tabelas e aacutebacos que

permitam proceder ao dimensionamento de vigas pilares e sapatas em betatildeo armado de um

modo mais ceacutelere

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