UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIADepartamento de Estruturas e Construção Civil

ECC 1008 – Estruturas de Concreto

CONCEPÇÃO ESTRUTURAL E PRÉ-FORMASAulas 5 8Aulas 5-8

Gerson Moacyr Sisniegas Alva

DESENVOLVIMENTO DO PROJETO DE UMA ESTRUTURADESENVOLVIMENTO DO PROJETO DE UMA ESTRUTURA

ETAPA PRELIMINARETAPA PRELIMINAR

DADOS NECESSÁRIOS PARA DEFINIR O PRODUTO (ESTRUTURA)( )

Projeto Arquitetônico

⇒ Plantas dos pavimentos tipos/subsolo/cobertura/áticoNúmero de pavimentos. Pavimentos diferentesGaragens. Subsolos.Elevadores EscadasElevadores. Escadas. Reservatório.

C i d R i õ d i i h⇒ Croquis do terreno. Restrições de vizinhançaEstruturas de contenção / Muros de arrimoPosição das fundações DivisaPosição das fundações. Divisa

⇒ Local da edificação

A õ d t A õ í i

Variações de temperatura

Ações do vento. Ações sísmicas.

Agressividade ambiental (durabilidade do concreto)

Facilidade de acesso (materiais equipamentos concretagem)Facilidade de acesso (materiais, equipamentos, concretagem)

⇒ Uso (finalidade) da edificação

Ações variáveis: sobrecargas mínimas (ambientes), vento, térmicas

Definição dos coeficientes de segurança (ações)ç g ç ( ç )

Deslocamentos limitesVibrações (academias ginásios de esportes laboratórios pontes )

Padrão da edificação

Vibrações (academias, ginásios de esportes, laboratórios, pontes )

Empreendedor / Construtor

⇒ Prazos de obraInício e duração da obra

⇒ Custos e DesembolsoExemplos: Estrutura de aço ou estrutura de concreto (ou mista)

⇒Tecnologias de construção

p ç ( )Moldagem no local ou pré-fabricação

⇒Tecnologias de construçãoConstrutorCultura Construtiva

E i t di í i

Cultura ConstrutivaLimitações da região

⇒ Equipamentos disponíveisExemplo: equipamentos de içamento para pré-fabricados

Geotecnia

⇒ Escolha do tipo de fundação e contenções

Exemplo: fundação superficial ou fundação profunda

⇒ Parâmetros do solo necessários à análise e dimensionamento estruturalExemplos:Exemplos:

Tensão admissível do solo

Previsão de recalques

Coeficientes de mola nas fundações (correlações com SPT)

q

DEFINIÇÃO DA SOLUÇÃO CONSTRUTIVA (PROJETISTA ESTRUTURAL) ( )

Concepção do sistema estrutural

E lExemplos:

Pórticos Rígidos: Contraventados em diagonais. Com nós deslocáveis.

Pórticos com ligações articuladas. Pórticos com ligações semi-rígidas.

Treliças. Associação entre Pórtico e Treliças.ç ç ç

Sistema Convencional (laje-viga-pilar)

Si t L j i (l j il )Sistema Lajes sem vigas (laje-pilar)

(As possibilidades são diversas: exige conhecimentos sobre as vantagens e aplicações dos diversos sistemas estruturais)

Análise comparativa das alternativas estruturais

E lExemplos:

Moldada no local ou Pré-Moldada (Pré-fabricada) ou combinaçãoConcreto Armado ou Concreto ProtendidoEstrutura de aço

Estrutura mista aço-concreto

E l i d iExemplos para sistemas estruturas de piso:

Laje maciça

Lajes com vigotas pré-moldadas e enchimento com blocos e CML

Lajes nervuradas

Lajes com vigotas pré moldadas e enchimento com blocos e CML

Exemplos de alternativas usuais para pavimentos1) Convencional Lajes maciças apoiadas em vigas1) Convencional

2) Laje plana - pilar

Lajes maciças apoiadas em vigas

Lajes maciças apoiadas em pilaresp

3) Laje nervurada - pilar

Lajes moldadas no local

Lajes nervuradas com vigas-faixa

Lajes nervuradas pré-moldadas

A alternativa (tipologia) construtiva afeta a escolha do modelo estrutural

CONCEPÇÃO ESTRUTURAL E PRÉ-FORMAS

Lançamento da estrutura

Posição dos elementos estruturais (pilares, vigas, lajes, etc)

Base principal: projeto arquitetônico

Pré-dimensionamento dos elementos estruturais

Definição preliminar das seções dos elementos

Análise estrutural

Definição preliminar das seções dos elementos

Levantamento das ações atuantes

Ações verticais e horizontaisAções verticais e horizontais

Deformações impostas

Análise estrutural (cont.)Obtenção dos esforços e deslocamentosObtenção dos esforços e deslocamentos

Montagem das combinações de acões (ELU e ELS)

d i l li l

Verificação da estabilidade global

Uso de recurso computacional na análise estrutural

Di i d l i

Efeitos globais de segunda ordem

Dimensionamento dos elementos estruturais

Desenho das formas estruturais (pré formas)Desenho das formas estruturais (pré-formas)

Geração de desenhos Compatibilização com demais projetos

Eventuais correções / modificações da solução inicial

DESENVOLVIMENTO DO PROJETO DE UMA ESTRUTURADESENVOLVIMENTO DO PROJETO DE UMA ESTRUTURA

PROJETO EXECUTIVOPROJETO EXECUTIVO

PROJETO EXECUTIVO

Projetos já compatibilizados

Processamento da estrutura definitiva (carregamentos definitivos)

Projetos já compatibilizados

Dimensionamento e detalhamento dos elementos estruturais

LajesLajesVigasPilares

Estados Limites ÚltimosEstados Limites de Serviço

Estruturas de fundaçõesEstruturas complementares

Durabilidade

Revisões finais de projeto

Projetos não re isados podem ir incorretos para obraCheck List Controle de qualidadeProjetos não revisados podem ir incorretos para obra

Suposições para a disciplina ECC 1008 – Estruturas de Concreto

• Solução construtiva conhecida

Sistema convencional de lajes apoiadas em vigasLajes maciças (sem nervuras)Estrutura de concreto armado

Elementos moldados no local

Concreto de resistência usual (20 a 50 MPa)Concreto de resistência usual (20 a 50 MPa)

• Concepção estrutural a partir do projeto arquitetônico

bj iAgilizar o andamento da disciplina

pç p p j q

ObjetivosAproveitar conhecimentos vistos na graduação

O ESPAÇO ARQUITETÔNICO E A CONCEPÇÃO ESTRUTURAL

Escolha da forma da estrutura : depende do projeto arquitetônicoEscolha da forma da estrutura : depende do projeto arquitetônico

Define demais projetos dos subsistemas restantes do edifício p j

Ático Ático: Reservatório (Caixa d´água)Casa de máquinasDepósitos

Pavimento tipo:

Pavimento tipo

Pavimento tipo:Mesma arquitetura

Pavimento térreo:

Pavimento térreo

RecepçãoSala de estarSalão de jogos, festas.

Subsolo SubsoloGaragens

Projeto estrutural em harmonia com todos os projetos

Arquitetônico (funcionalidade)Instalações Hidráulicascom todos os projetos çInstalações ElétricasAr-condicionadoD i iDemais sistemas

Exemplos de incompatibilidades ou conflitos:

Estrutura em conflito com aberturas (paredes portas)Estrutura em conflito com aberturas (paredes, portas)

Dutos de instalações em conflito com a estrutura

Pilares excessivamente próximos impedindo a ocupação de

Obs: aberturas em vigas devem ser verificadas no cálculo estrutural

p p p çveículos nas garagens

Exemplos de conflitos Revista Téchne – junho de 2008

Compatibili ação de projetos Coordenador de projetosCompatibilização de projetos Coordenador de projetos

FLUXO DE AÇÕES E COMPORTAMENTO PRIMÁRIO DOS ELEMENTOS

L jComportamento primário Lajes

R b t f i / iReceber e transferir cargas p/ vigas

VigasPredominância da flexão (M,V)

Vigas

Comportamento primário Transferir cargas verticais aos pilares Predominância da flexão (M,V)

ilComportamento primário

Pilares Transferir esforços da superestrutura às fundações Predominância da flexo-compressão (N,M)

A transmissão de esforços (especialmente de momentos fletores) entre viga e pilarg p

PÓRTICOS

Aumento de rigidez do edifício frente às ações horizontais

DIRETRIZES BÁSICAS PARA A CONCEPÇÃO ESTRUTURAL

Ob õ i i i iObservações iniciais:

Não existem normas

Requer conhecimento técnico, criatividade (experiência)

Alterações na concepção inicial podem ser req eridasAlterações na concepção inicial podem ser requeridas

Pelo cálculo estruturalP l õ i iPor alterações posteriores na arquiteturaNa compatibilização de projetos

Possibilidade de várias soluções tecnicamente viáveisAproveitar facilidades das ferramentas computacionais

Para iniciantes diretrizes básicas que auxiliam as decisões

DIRETRIZES BÁSICAS PARA A CONCEPÇÃO ESTRUTURAL

1) Posicionamento dos elementos estruturais em função do comportamento primário dos mesmos

Não deixar os elementos “soltos” ou sem apoio

Ações nos pavimentos lajesapoios

Vigasapoios

pilares

2) Transferência de cargas da forma mais direta possível

Não deixar os elementos soltos ou sem apoio

) g p

Cargas devem percorrer o menor caminho possível até as fundações

Evitar vigas apoiadas em outras vigasEvitar pilares apoiados em vigas

Sempre que possível

(vigas de transição)

Viga de transição

E i ê i d iExigência da arquitetura (espaço livre, interferências)

Viga de

Elevados esforços solicitantes

Viga de transição Grandes dimensões de seção

C l desforços elevados

Custo elevado

Responsabilidade Colapso da viga de transição

C l l b lColapso global

3) Uniformidade dos elementos estruturais (seções, vãos)

R d t fôReduz custos com fôrmas

Melhor aproveitamento das chapas de madeira

A t l id d d ã

Exemplo: padronização das alturas das vigas

Aumenta velocidade de execução

Aumento de produtividade no canteiro de obras

4) Orientação criteriosa das seções dos pilares (planta)

i id f h i iRigidez frente às ações horizontais

Comportamento em serviço (ex:flechas horizontais)

Estabilidade global

PAPEL DOS PÓRTICOS FRENTE ÀS AÇÕES HORIZONTAIS

A arq itet ra e a concepção estr t ralA arquitetura e a concepção estrutural

Alinhamento entre vigas e pilares para a formação de pórticos

Orientação criteriosa dos pilares

P1 Pó ti 1V1 P2 P3P1 Pórtico 1V1 P2 P3

V1

V1

P4VENTO

V2 P5 P6V1

V1

V4 V5 V6V1

V1

ARRANJO ESTRUTURAL EM PLANTA

P7

V3

P8 P9

CORTE: PÓRTICO 1

P2P1 P3

Concepção de pilares de grande inércia em lugares estratégicos

E i d d d l d il dEx: caixas de escadas, de elevadores e pilares-parede

Núcleo de rigidez

(Planta)

Caixa de l d

Caixa de escadaelevador

RECOMENDAÇÕES PRÁTICAS: EDIFÍCIOS DE CONCRETO ARMADO(Edifícios usuais) ( )

1) Iniciar lançamento pelo pavimento tipo

2) Posicionar pilares preferencialmente:

Nos cantos da edificaçãoNos cantos da edificação

No encontro de vigas “importantes”

Embutidos em paredes Estética (se o projeto arquitetônico exigir)

Distantes entre 2,5m e 7,0m

3) Verificar se as posições dos pilares do pavimento tipo são aceitáveis3) Verificar se as posições dos pilares do pavimento tipo são aceitáveis ao térreo e ao subsolo (garagens)

4) Posicionar vigas preferencialmente:

Onde existam paredes de alvenariaObs: mais flexibilidade para paredes de gesso acartonado

Embutidas em paredes (estética)

Ali h d il f ã d ó iAlinhadas com os pilares para a formação de pórticos

Vãos entre 2,5m à 7,0m

associada também a limitação do pé-direito

5) Limitar vãos das lajes

Para lajes “armadas em uma direção” Menor vão entre 2,0m à 5,0m

Para lajes “armadas em duas direções” Limitar vão até 7 m

EXERCÍCIO: Lançamento dos elementos estruturais – Pavimento tipo

2,00

x 1

,20

0,90

9,70

SALA2,00 x 1,20

0,90

3,70

S

COZINHAA.SERV. 1,50 x 1,20

0,90

0,900,80 x 1,00

2,70 2,40 1,20

1,40

,051,45

BAN. 0,90 x 0,601,50

3,75

1,40

4,35

3,70

1,35

3,

DORM. DORM. 1,50 x 1,200,90

5,354,20

3

1,50

x 1

,20

0,90

5,354,20

Lançar pilares na caixa de escada apoiar escada e reservatório

Perspectiva: escada Caixa da escadaPerspectiva: escada Caixa da escada

Solução inicial

Seguindo à risca as recomendações

Sugestões e críticas a esta solução

Concepção pode ser melhorada...

Solução proposta

Vigas sobre as paredes externas

Solução proposta

Vi d i d dViga de apoio das paredes:Escada - corredorE t d itó iEntre dormitórios

Viga de apoio das paredes:Sala - escadaSala – cozinha - AS

Viga de apoio das paredes:Escada - dormitórioD i ó i b h i

Laje da sala:

Dormitório – banheiro

Laje armada em 1 direção(menor vão entre 2m à 5m)

Solução proposta

Viga sobre parede corredor

E it 3 d i dEvitar 3 paredes apoiadas em uma só laje

Opção pelo não lançamento de viga entre cozinha e banheiro

Passagem de tubulações (?)

Solução proposta(“quase final”)( quase final )

Observações:

Possibilidade de acrescentar 2 pilares na parte mais externa da edificação

Possibilidade de incluir oPossibilidade de incluir o trecho de viga que atravessa a sala

As possibilidades são diversas na concepção da estrutura

Muitas dúvidas sobre a concepção são comprovadas posteriormenteMuitas dúvidas sobre a concepção são comprovadas posteriormente pelo cálculo estrutural

ifi d d li iVerificação dos estados limites

Dimensionamento das armaduras

Testar mais de uma solução e compará-las entre si

Importante para a aprendizagem e útil para a prática profissional

Tirar proveito das ferramentas computacionaisTirar proveito das ferramentas computacionais