AULA SUPERESTRUTURA.pdf

Superestrutura

Curso: Engenharia Civil

Disciplina: Eletiva I

Professor: Luiz Humberto Camilo

Conteúdo: Introdução aos elementos estruturais básicos: lajes, vigas e pilares

VIGA

LAJE

PILAR

1 OBJETIVOS DO CURSO:

- Interpretação de projetos estruturais de edifícios usuais em concreto armado

- Identificar os elementos nos desenhos executivos �� fôrmas estruturais

- Identificar os elementos nos desenhos executivos �� fôrmas estruturais

- preparar o profissional para acompanhar execuções de estruturas em concreto armado

- Aproximar parte teórica, dada em sala de aula, com a parte prática de um canteiro de obras

2 INTRODUÇÃO

Fôrmas �� desenhos técnicos

�� software plataforma CAD (Computer Aided Design)

�� informações para execução da estrutura

3 Desenhos de fôrmas de estruturas de concreto armado

- fôrma: desenho que contem a identificação e as informações dos elementos estruturais de um determinado pavimento

- NBR 7191:1982: EXECUÇÃO DE DESENHOS PARA OBRAS DE CONCRETO SIMPLES OU ARMADO – PROCEDIMENTO

- norma: fixa as condições especiais que devem ser observadas na execução de desenhos técnicos para obras de concreto simples ou armado

- devem conter:

�� plantas (fôrmas)

�� cortes

�� elevações de todas as peças estruturais

�� forma e dimensões

�� preferencialmente na escala 1:50

�� projeção do teto em um plano que lhe é paralelo, situado na parte inferior

�� arestas visíveis serão as que ficarem voltadas para o plano de projeção

EXEMPLO DE UMA FÔRMA:

L : Laje PT : Pilar de Transição

PAR : Parede Estrutural V : Viga

S : Sapata C : Cinta P : Pilar

B : Bloco de Coroamento E : Estaca

VB: Viga Baldrame VT: Viga de Transição

VA: Viga Alavanca VE: Viga de Equilíbrio

LT: Laje Treliçada LM: Laje Maciça

Fôrma: os elementos estruturais são identificados por letras segFôrma: os elementos estruturais são identificados por letras seguidas por uidas por nnúúmerosmeros

Indicação das lajes - numeração das lajes: começar do canto esquerdo superior do desenho, prosseguindo para a direita, sempre em linhas sucessivas

Indicação das vigas

- numeração: vigas dispostas horizontalmente no desenho, partindo-se do canto superior e prosseguindo-se por alinhamentos sucessivos, até atingir o canto inferior direito

- vigas dispostas verticalmente partindo-se do canto inferior esquerdo, para cima, por fileiras sucessivas, até atingir o canto superior direito

- designação de cada viga �� indicar as dimensões bxh (b:base;h:altura)

Indicação dos pilares

- numeração: partindo do canto superior esquerdo do desenho para a direita, em linhas sucessivas

4 Concepção estrutural

4.1 Introdução às estruturas em concreto armado

- concreto armado é o material mais empregado nas construções

Comportamento de uma peça em concreto armado

- adapta-se às mais diversas formas

- conhecer propriedadespara auxiliar na escolha

COMPORTAMENTO DE UMA VIGA BIAPOIADA: ENSAIO LABORATÓRIO

ROMPIMENTOVÃO CENTRAL

FISSURAS DE CISALHAMENTO

CARGA

COMPORTAMENTO DE UMA VIGA

BIAPOIADA: ENSAIO LABORATÓRIO

Grande abertura de fissuras na parte inferior

Projeto arquitetônico �� inúmeros lançamentos dos elementos estruturais

�� várias opções de concepção estrutural, buscar uma que melhor se adapta ao projeto arquitetônico

�� Engenheiro Civil �� conhecimento e experiência �� equilíbrio partes técnica e econômica

4.2 Identificação dos elementos estruturais

Edifícios usuais em concreto armado

�� elementos básicos:

lajes, vigas e pilares

LAJES

VIGAS

PILARES

R1

R2

R3

R4

S

VM

N

X

Y

Z

P

R5

q

ESTRUTURA EM EQUILÍBIRO. P e q: ações externas (CARGAS)

. A e B: apoios

. R1, ..., R5: reações de apoio

. M, N, V: esforços internos �� M: momento fletor; N: esforço normalV: esforço cortante

A B

Esquema de trabalho de um estrutura:

Cada elemento estrutural:

- desempenha uma função importante

- precisa ser dimensionado e detalhado

- suportar com segurança e economia aos esforços impostos

- distribuição semelhante a um jogo dequebra-cabeça

- Objetivo final: conseguir distribuição que atenda:

. propósitos do projeto arquitetônico

. exigências e limitações do material

- vigas �� barras que estão submetidas predominantemente à flexão� tensões tangenciais – cortante

COMPORTAMENTO DE UMA VIGA DE CONCRETO ARMADO SIMPLESMENTE APOIADA:

PILAR PILAR

VIGA BIAPOIADAEX.:

EXEMPLO PRÁTICO DE UMA VIGA BIAPOIADA

PAREDE: 3 X 3,00 = 9,00 KN/m H=3,0 m

ALVENARIA EM TIJOLOCERÂMICO FURADO DE1 VEZ PESA 3,00 KN/m²

VIGA 20X50

PESO PRÓPRIO DA VIGA:0,20 X 0,50 X 25 = 2,50 KN/m

REAÇÃO DA LAJE = 8,50 KN/m

CARGA TOTAL SOBRE A VIGA:Q = 2,50 + 8,50 + 9,00 = 20 KN/m 20 KN/m

L = 5,0 m

L = 5,0 m

q = 20 KN/m

50 KN 50 KN

R = 20 x 5 = 100 KN

EQUAÇÃO DO MOMENTO FLETOR PARA SEÇÃO “S”:M = 50x - 10x2

x

EQUAÇÃO DO ESFORÇO CORTANTE:V = 50 - 20x

2,5 m

S

L = 5,0 m

q = 20 KN/m

Mmax = 50.2,5 – 10.2,5² = 62,50 KN.m

2,5 m

MOMENTOFLETOR

V = 50 – 20 . 0 = 50 KN

V = 50 KNESFORÇOCORTANTE

Pilares �� flexão composta �� esforço normal de compressão junto com momento fletor.

Esforço normal compressão

Momento fletor

Ilustração de elemento de barra: pilar e suas solicitações

Esquema da transferência de cargas entre os elementos estruturais:

LAJES: cargas permanentes e sobrecargas + eventuais cargas de paredes

VIGAS: somar às cargas provenientes das lajes o peso próprio das vigas e cargas de paredes

PILARES: somar as reações provenientes das vigas ( em alguns casos também das lajes) dos diversos andares

SOLO: recebe as cargas provenientes dos pilares da

estrutura através dos elementos de fundação: sapata, estaca, tubulão, etc.

V1

V3

V5

V7

V9

V44

V47

V52

V57

L1

0.22/m

0.24/m

0.22/m

0.36/m

0.23/m

0.13/m

0.35/m2L3

0.25/m

0.30/m

0.25/m

0.30/m

0.30/m

0.35/m2

L7

P7

0.33/m 0.33/m

0.23/m

0.23/m0.33/m

0.23/m

0.35/m2

L9

0.38/m0.38/m

0.26/m

0.38/m0.38/m0.38/m0.38/m

0.26/m

0.26/m

0.35/m2

P10.3tf

P20.2tf

P50.1tf

P70.3tf

P90.3tf

P120.2tf

P150.2tf

P200.7tf

Exemplo de distribuição das reações de apoio das lajes sobre vigas e pilares

V7

V57

L3

0.25/m

0.30/m

0.25/m

0.30/m

0.30/m

0.35/m2

0.38/m0.38/m0.38/m

P20.2tf

P90.3tf

Distribuição do carregamento em forma de telhado: triângulos e trapézios

Reação de apoio (tf/m)

Viga contorno para a laje

Carga atuantetf/m2

VIGAVIGA

PILARPILAR

FUNDAÇÃOFUNDAÇÃO

CARREGAMENTO:CARGA DE ALVENARIACARREGAMENTO:CARGA DE ALVENARIA

REAÇÃO DA LAJEREAÇÃO DA LAJE

CARGAS NOS PILARES: REAÇÕES DAS VIGASCARGAS NOS PILARES: REAÇÕES DAS VIGAS

REAÇÕES DASVIGAS

REAÇÕES DASVIGAS

LAJELAJE

Esquema real de transferência de cargas através dos elementos estruturais de um edifício.

Lajes:

. posição horizontal – usualmente

. recebe ações verticais �� vigas

. consumo 50% do concreto obra

. escolha correta �� economia

. vários tipos �� materiais

Carga uniforme distribuída por metro quadrado

Reação de apoio

Viga

Laje

a) Laje maciça

- moldada no local

- construção de uma estrutura auxiliar:

. fôrma de madeira

. cimbramento

cimbramento

Fôrma – compensado plastificado

Espessura de uma laje maciça:

Exemplo: laje maciça para piso de 10 cm:

10

2

Revestimento inferior: argamassa de cimento + areia + cal

5 1

Contra-piso + regularização: argamassa de cimento + areia

Revestimento superior: granito ou mármore

H = 18

Armadura positiva ou inferior da laje maciça:

DMF

Seção típica

Exemplo de projeto de laje maciça - armadura positiva:

Exemplo de projeto de laje maciça

- armadura positiva:

Armadura positiva ou inferior da laje maciça: exemplo prático

DMF

Armadura negativa ou superior da laje maciça: Seção típica

Exemplo de projeto de laje maciça - armadura negativa:

Exemplo de projeto de laje maciça - armadura negativa:

40 N2 Ø 12.5 c/14 C = 354

9 9336

Armadura negativa ou superior da laje maciça: exemplo prático

Armadura negativa

Processo executivo da laje maciça:a) escoramento: metálico

Processo executivo da laje maciça:

a) escoramento: madeira

Escoramento de madeira:peças de eucalipto


a) escoramento: madeira

Fundo das vigas

Laterais das vigas


b) Estrutura de madeira �� suporte das placas de compensado

Vigotas de madeira


c) Placas de compensado

Compensadoplastificado


d) Preparação da armadura:


e) Colocação da tubulação de elétrica e hidráulica:


f) Concretagem: exemplo concreto bombeado

Processo executivo da laje maciça:f) Concretagem:


f) Concretagem:


f) Concretagem:

“Caranguejo”: dispositivo assegura posicionamento da armadura negativa


f) Concretagem:

Espessura da laje maciça > 14 cm:

. Edifícios residenciais e comerciais usuais

. geralmente ela se torna inviável

. elevado peso próprio

. Exemplo, uma laje maciça de espessura 16 cm

100 cm

16 cm

PP = 25 x 0,16 x 1 = 4 KN/m2 = 400 Kgf/m2

Reflexo em toda estruturaLaje �� volume 50%

Exemplo de apresentação de projeto:

b) Laje nervurada

. Moldada no local

. Exige fôrma e cimbramento semelhante à laje maciça

http://www.atex.com.br/produtos/10: acesso 13/07/11

Opção para reduzir custos com a fôrma de madeira e peso próprio:

. utilização de fôrma de polipropileno

. Fôrmas autoportantes �� dispensa utilização forro de madeira�� reutilizáveis

. Exemplos utilização: supermercados, hipermercados e centros de distribuição

Fôrma em polipropileno “cubeta”

. Outros materiais empregados:

- materiais diminuem peso próprio da laje

- blocos cerâmicos

- blocos concreto leve

- blocos EPS

- blocos plásticos

- cilindros de papelão envolvidos em filme plástico

Capa de concreto -mesa

NervuraElemento de enchimento �� leve Armação da

nervura

Armadura de distribuição da capa

Denominação técnica:

EXEMPLO DE LAJE NERVURADA: MONTAGEM �� cimbramento

Cimbramento de madeira

EXEMPLO DE LAJE NERVURADA: MONTAGEM �� cimbramento

EXEMPLO DE LAJE NERVURADA: MONTAGEM �� forro de compensado

Fôrma de compensado

EXEMPLO DE LAJE NERVURADA: posicionamento da armação

Posicionamento da armadura nas nervuras

EXEMPLO DE LAJE NERVURADA: concretagem

Apresentação do projeto:

Fôrma de polipropileno

Exemplo de laje nervurada:

Exemplo de laje nervurada:

Fôrma de polipropileno

Centro administrativoGoverno de Minas Gerais

c) Laje nervurada pré-fabricada �� laje treliçada

. Parte inferior da nervura pré-fabricada �� armada e concretada fora do local �� vigota

. Treliça espacial �� enrijecer o elemento durante o transporte e posicionamento

Detalhe da vigota:

Enchimento: - blocos cerâmicos (figura A) ou de EPS (figura B)- trabalham como fôrmas - diminuem o seu peso próprio.

Comparativo de peso de enchimento:

- Laje maciça de espessura 16 cm: PP = 400 Kg / m2

- Enchimento com EPS de 16 cm de espessura:

PP = 0,16 x 13 Kg / m3 = 2,08 Kg / m2

Esquema da laje nervurada pré-fabricada

Altura dalajota h

Espessurada capa

Especificação: exemplo laje beta 16:

- h12: altura da lajota 12 cm

- Beta 16: lajota altura 12 cm + 4 cm de capa

Beta

Exemplos de diferentes alturas:

- não há necessidade de forrar o fundo da laje com placas de compensado - diminuição número de peças de cimbramentos

ELEMENTOS CONSTITUINTES:

LAJOTACERÂMICA

TRELIÇA

ARMADURA DE DISTRIBUIÇÃO

ELEMENTOS CONSTITUINTES: nervura transversal travamento

- suporta peso de paredes

- vencer vãos maiores �� altura da lajota cerâmica ou EPS

Exemplo de apresentação de projeto:

Paredesobrelaje

Observação importante:

- Laje trabalha em uma única direção

- A laje LTS4 descarrega suas reações nas vigas VS19 e VS20

Desvantagens:

- emprego edifícios de mais 3 pavimentos

- trabalho transportar as peças pré-moldadas e o material de enchimento

- riscos de acidentes e de custos com o transporte

- dependendo do local da obra �� dificuldades de fornecedores

Espessura de uma laje treliçada:

Exemplo: laje treliçada para piso Beta 12 – lajota de H8 ( 8 cm )e capa de 4 cm:

8

4

2

Revestimento inferior: argamassa de cimento + areia + cal

5 1

Contra-piso + regularização: argamassa de cimento + areia

Revestimento superior: granito ou mármore

H = 20

OBS: LAJE PRÉ-MOLDADA CONVENCIONAL:LAJOTA CERÂMICA

VIGOTA DE CONCRETO PRÉ-MOLDADA

ELEMENTOS CONSTITUINTES:

Exemplo de montagem

DESVANTAGENS:

- VENCE VÃOS NO MÁXIMO DE 4 A 4,5 m

- NÃO SUPORTA PESO DE PAREDES

- QUANTIDADE DE ARMAÇÃO LIMITADA

- MAIS VULNERÁVEIS AO SURGIMENTO DE FISSURAS

- POUCA ALTURA �� INÉRCIA REDUZIDA �� MAIORES DEFORMAÇÕES

NOTA: UTILIZADA EM OBRAS PEQUENO PORTE, PRINCIPALMENTE EM CONJUNTOS HABITACIONAIS �� “PROGRAMA MINHA CASA MINHA VIDA”

d) Laje pré-fabricada protendida

- emprego concreto protendido

- trabalhar com armadura pré-tensionada �� armadura ativa

- enchimento �� geralmente blocos de EPS

- vantagem �� auto-portante �� dispensa cimbramento

Exemplo de aplicação:

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